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STL学习笔记(4)常用容器 vector

vector 容器基本概念

vector 的数据安排以及操作方式,与 array 非常相似,两者的唯一差别在于空间的运用的灵活性。Array 是静态空间, 一旦配置了就不能改变,要换大一点或者小一点的空间,可以,一切琐碎得由自己来,首先配置一块新的空间, 然后将旧空间的数据搬往新空间,再释放原来的空间。Vector 是动态空间,随着元素的加入,它的内部机制会自 动扩充空间以容纳新元素。因此 vector 的运用对于内存的合理利用与运用的灵活性有很大的帮助,我们再也不必 害怕空间不足而一开始就要求一个大块头的 array 了。

Vector 的实现技术,关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率,一旦 vector 旧空间满了,如果客 户每新增一个元素,vector 内部只是扩充一个元素的空间,实为不智,因为所谓的扩充空间(不论多大),一如刚所 说,是”配置新空间-数据移动-释放旧空间”的大工程,时间成本很高,应该加入某种未雨绸缪的考虑,稍后我们便可 以看到 vector 的空间配置策略。

vector 迭代器

Vector 维护一个线性空间,所以不论元素的型别如何,普通指针都可以作为 vector 的迭代器,因为 vector 迭代器所需要的操作行为,如 operaroe, operator->, operator++, operator–, operator+, operator-, operator+=, operator-=, 普通指针天生具备。Vector 支持随机存取,而普通指针正有着这样的能力。所以 vector 提供的是随机访问迭代器(Random Access Iterators). 根据上述描述,如果我们写如下的代码:

Vector::iterator it1;
Vector::iterator it2; 

it1 的型别其实就是 Int, it2 的型别其实就是 Teacher*.

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include <iostream> 
#include <vector> 
using namespace std; 
int main()
{ 
	vector<int> v; 
	for (int i = 0; i < 10;i ++)
	{ 
		v.push_back(i); 
		cout << v.capacity() << endl; // v.capacity()容器的容量 
	}
	system("pause"); 
	return EXIT_SUCCESS; 
}

vector 的数据结构

Vector 所采用的数据结构非常简单,线性连续空间,它以两个迭代器 Myfirst 和 Mylast 分别指向配置得来的连续空间中目前已被使用的范围,并以迭代器_Myend 指向整块连续内存空间的尾端。

为了降低空间配置时的速度成本,vector 实际配置的大小可能比客户端需求大一些,以备将来可能的扩充,这边是 容量的概念。换句话说,一个 vector 的容量永远大于或等于其大小,一旦容量等于大小,便是满载,下次再有新增元素,整个vector容器就得另觅居所。

注意:所谓动态增加大小,并不是在原空间之后续接新空间(因为无法保证原空间之后尚有可配置的空间),而是一块更大的内存空间,然后将原数据拷贝新空间,并释放原空间。因此,对 vector 的任何操作,一旦引起空间的重新配 置,指向原 vector 的所有迭代器就都失效了。这是程序员容易犯的一个错误,务必小心。

vector 常用操作

1. vector 构造函数
vector<T> v; //采用模板实现类实现,默认构造函数 
vector(v.begin(), v.end());//将 v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。 
vector(n, elem);//构造函数将 n 个 elem 拷贝给本身。 
vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。
//例子 使用第二个构造函数 我们可以... 
int arr[] = {2,3,4,1,9}; 
vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int)); 
2. vector 常用赋值操作
assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。 
assign(n, elem);//将 n 个 elem 拷贝赋值给本身。 
vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符 
swap(vec);// 将 vec 与本身的元素互换。
3. vector 大小操作
size();//返回容器中元素的个数 
empty();//判断容器是否为空 
resize(int num);//重新指定容器的长度为 num,若容器变长,则以默认值填充新位置。如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。 
resize(int num, elem);//重新指定容器的长度为 num,若容器变长,则以 elem 值填充新位置。如果容器变短,则末尾超出容器长>度的元素被删除。 
capacity();//容器的容量 
reserve(int len);//容器预留 len 个元素长度,预留位置不初始化,元素不可访问。
4. vector 数据存取操作
at(int idx); //返回索引 idx 所指的数据,如果 idx 越界,抛出 out_of_range 异常。 
operator[];//返回索引 idx 所指的数据,越界时,运行直接报错 
front();//返回容器中第一个数据元素 
back();//返回容器中最后一个数据元素 
5. vector 插入和删除操作
insert(const_iterator pos, int count, ele);//迭代器指向位置 pos 插入 count 个元素 ele. 
push_back(ele); //尾部插入元素 ele 
pop_back();//删除最后一个元素 
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从 start 到 end 之间的元素 
erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素 
clear();//删除容器中所有元素 
小案例:巧用 swap 收缩内存空间
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include <iostream> 
#include <vector> 
using namespace std; 
int main()
{ 
	vector<int> v; 
	for (int i = 0; i < 100000;i ++)
	{
		v.push_back(i); 
	}
	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
	cout << "size:" << v.size() << endl; 

	//此时 通过 resize 改变容器大小 
	v.resize(10); 
	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl; 
	cout << "size:" << v.size() << endl; 
	
	//容量没有改变 
	vector<int>(v).swap(v); 
	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl; 
	cout << "size:" << v.size() << endl; 
	
	system("pause"); 
	return EXIT_SUCCESS; 
}
小案例:reserve 预留空间
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include <iostream> 
#include <vector> 
using namespace std; 
int main()
{ 
	vector<int> v; 
	
	//预先开辟空间 
	v.reserve(100000); 
	int* pStart = NULL; 
	int count = 0; 
	for (int i = 0; i < 100000;i ++)
	{ 
		v.push_back(i); 
		if (pStart != &v[0])
		{ 
			pStart = &v[0];
			count++; 
		} 
	}
	cout << "count:" << count << endl; 
	
	system("pause"); 
	return EXIT_SUCCESS; 
}

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