C++ Vector
原创
c++ vector
简介
- vector 是顺序容器的一种，vector 是可变长的动态数组（可存放任意类型），支持随机访问迭代器。所有 STL 算法都能对 vector 进行操作，要使用 vector，需要包含头文件 vector
- 优点 - 因其拥有一段连续的内存空间，能非常好的支持随即存取，即[]操作符。 - 根据下标随机访问某个元素的时间是常数，在尾部添加一个元素的时间大多情况下也是常数，总体来说速度很快
- 缺点 - 若要表示的向量长度较长（需要为向量内部保存很多数），容易导致内存泄漏，而且效率会很低 - 在中间插入或删除元素时，因为要移动多个元素，因此速度较慢，平均花费的时间和容器中的元素个数成正比
函数列表
- Constructors 构造函数
- Operators 对vector中的元素赋值或比较
- assign() // 对vector中的元素赋值
- at() // 返回指定元素的位置
- back() // 返回最后一个元素
- begin() // 返回第一个元素的迭代器
- capacity() // 返回vector所能容纳的元素数量（在不重新分配内存的情况下）
- clear() // 清空所有元素
- empty() // 判断vector是否为空（空返回true）
- end() // 返回最末元素的迭代器（实指向最末元素的下一个位置）
- erase() // 删除指定元素
- front() // 返回第一个元素
- get_allocator() // 返回vector的内存分配器
- insert() // 插入元素到vector中
- max_size() // 返回vector所能容纳元素的最大数量（上限）
- pop_back() // 移除最后一个元素
- push_back() // 在vector最后添加一个元素
- rbegin() // 返回vector尾部的逆迭代器
- rend() // 返回vector起始的逆迭代器
- reserve() // 设置vector最小的元素容纳数量
- resize() // 改变vector元素数量的大小
- size() // 返回vector元素数量的大小
- seap() // 交换两个vector
函数详解
- 构造函数 - 语法： - vector() // 无参构造函数，将容器初始化为空 - vector(int n) // 将容器初始化为有 n 个元素 - vector(int n, const T & val) // 假定元素类型为T，此构造函数将容器初始化为有 n 个元素，每个元素的值都是 val - 案例 ```c vector<int> v1(5, 6); // 构造了包含5个值为6的元素的vector ```
- assign 函数 - 语法： - void assign(input_iterator first, input_iterator last); // 将区间[first, last)的元素赋值到当前vector - void assign(size_type num, const TYPE & val); // 赋num个值为val的元素到vector中 - assign函数会清除掉为vector赋值以前的内容 - 案例 ```c #include <iostream> #include <vector> using namespace std;
int main() { int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int b[2] = {1, 2}; vector<int> v1(a, a + 5), v2(b, b + 2), v3; vector<int>::iterator iter; cout<<"v1 = "; for(iter = v1.begin(); iter != v1.end(); iter ++) cout<<*iter<<" "; cout<<endl; cout<<"v2 = "; for(iter = v2.begin(); iter != v2.end(); iter ++) cout<<*iter<<" "; cout<<endl; v2 = v1; cout<<"v2 = "; for(iter = v2.begin(); iter != v2.end(); iter ++) cout<<*iter<<" "; cout<<endl; v2.assign(v1.begin(), v1.end()); cout<<"v2 = "; for(iter = v2.begin(); iter != v2.end(); iter ++) cout<<*iter<<" "; cout<<endl; v3.assign(7, 3); cout<<"v3 = "; for(iter = v3.begin(); iter != v3.end(); iter ++) cout<<*iter<<" "; cout<<endl; return 0;}``` v1 = 1 2 3 4 5 v2 = 1 2 v2 = 1 2 3 4 5 v2 = 1 2 3 4 5 v3 = 3 3 3 3 3 3 3 - at 函数 - 语法： - TYPE at(size_type loc); // 返回当前vector指定位置loc的元素的引用 - at()函数比[]运算符更安全，at()不会让你访问到vector内越界的元素 - 案例1 ```c // 此段代码越界访问，可能导致危险结果 #include <iostream> #include <vector> using namespace std;
int main() { vector<int> v; v.assign(6, 6); for(int i = 0; i < 10; i ++) cout<<v[i]<<" "; cout<<endl; return 0;}``` 6 6 6 6 6 6 135137 0 0 0 - 案例2
```c
// 改良后的代码使用at(), 在越界的时候抛出异常out_of_range
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main() { vector<int> v; v.assign(6, 6); for(int i = 0; i < 10; i ++) cout<<v.at(i)<<" "; cout<<endl; return 0;}``` 6 6 6 6 6 6 terminate called after throwing an instance of 'std::out_of_range' what(): vector::_M_range_check /usercode/script.sh: line 62: 13 Aborted $output - < "/usercode/inputFile"- erase 函数 - 语法： - iterator erase(iterator loc); //删除指定位置loc的元素 - iterator erase(iterator first, iterator last); // 删除区间[first, last)的所有元素 - erase函数返回值是指向删除的最后一个元素的下一位置的迭代器 - 案例 ```c // 创建一个vec，置入字母表的前十个字符 #include <iostream> #include <vector> using namespace std;
int main() { vector<char> v; for(int i = 0; i < 10; ++ i) v.push_back(i + 65); int size = v.size(); vector<char>::iterator startIterator; vector<char>::iterator tempIterator; for(int i = 0; i < size; i ++) { startIterator = v.begin(); v.erase(startIterator); for(tempIterator = v.begin(); tempIterator != v.end(); tempIterator ++) cout<<*tempIterator; cout<<endl; } return 0;}``` BCDEFGHIJ CDEFGHIJ DEFGHIJ EFGHIJ FGHIJ GHIJ HIJ IJ J- get_allocator 函数 - 语法： - allocator_type get_allocator(); - get_allocator() 函数返回当前vector的内存分配器.在STL里面一般不会new或者alloc来分配内存，而是通过一个allocator对象的相关方法来分配 - 案例
```cvector3(3, 1, v2.get_allocator()); // 把v2的内存分配器作为一个参数参与构造v3. 这样，他们两个用一个内存分配器.```### c++中的allocator类#### 概述- 它用于将内存的分配和对象的构造分离开来. 它分配的内存是原始的、未构造的.```callocator<string> alloc; // 定义了一个可以分配string的allocator对象auto const p = alloc.allocate(n); // 分配n个未初始化的string内存，即为n个空string分配了内存，分配的内存是原始的、未构造的```#### allocator用法- allocator<T> a // 定义了一个名为a的allocator对象，它可以为类型T的对象分配内存
- a.allocate(n) // 分配能保存n个类型为T的对象的内存
- a.deallocate(p, n) // 释放T*指针p地址开始的内存，这块内存保存了n个类型为T的对象，p必须是一个先前由allocate返回的指针，且n必须是p创建时所要求的大小，且在调用该函数之前必须销毁在这片内存上创建的对象，这是因为在创建的过程中我们分配的是最原始的内存，所以在释放内存的时候也只能严格释放这片最原始的内存
- a.construct(p, args) // p必须是一个类型为T*的指针，指向一片原始内存，arg将被传递给类型为T的构造函数，用来在p指向的原始内存上构建对象
- a.destory(p) // p为T*类型的指针，用于对p指向的对象执行析构函数#### 详解- allocate用于分配原始内存
- 正如前面说到，allocate出来的内存是最原始的，未构造的内存. 它的construct成员函数接受一个指针和零个或多个额外的参数，在给定位置构造对象， 额外的参数是用于初始化构造对象的
```c auto q = p; // q指向最后构造的元素之后的位置 alloc.construct(q++); // *q为空字符串 alloc.construct(q++, 10, 'c'); // *q为cccccccccc alloc.construct(q++, "hi"); // *q为hi ``` - 用完对象后，必须对这种构造的对象调用destory销毁，它接受一个指针，对指向的对象执行析构函数
```c
while(q != p)
alloc.destory(--q);
```
循环开始处，q是指向最后构造的元素之后的一个位置，调用destory之前我们先对q进行递减操作，所以第一次调用destory销毁的是最后一个元素，依次执行销毁操作直到q和p相等. 我们只能对真正构造了的元素进行destory操作，一旦元素被销毁，就可以重新使用这部分内存来保存其他string或归还给系统，释放内存通过调用deallocate完成
```c
alloc.deallocate(p, n)
```
其中p不能为空，必须指向allocate分配的内存，而且大小参数n也必须与调用allocate分配内存时提供的大小参数相等insert 函数
- 语法：
- iterator insert(iterator loc, const TYPE & val); // 在指定位置loc前插入值为val的元素，返回指向这个元素的迭代器
- void insert(iterator loc, size_type num, const TYPE & val); // 在指定位置loc前插入num个数值为val的元素
- void insert(iterator loc, input_iterator first, input_iterator last); // 在指定位置loc前插入区间[first, last)的所有元素
- 案例 ```c
// 创建一个vec，置入字母表的前十个字符
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main() { vector<char> v; for(int i = 0; i < 10; ++ i) v.push_back(i + 65); // 插入4个C到vector中 vector<char>::iterator theIterator = v.begin(); v.insert(theIterator, 4, 'C'); // 显示vector中的内容 for(theIterator = v.begin(); theIterator != v.end(); theIterator ++) cout<<*theIterator; cout<<endl; return 0;}``` CCCCABCDEFGHIJ- max_size 函数 - 语法： - size_type max_size(); - max_size() 函数返回当前vector所能容纳元素数量的最大值（注：包括可重新分配内存）
- pop_back() 函数 - 语法： - void pop_back(); // 删除当前vector最末的一个元素 - 案例 ```c #include <iostream> #include <vector> using namespace std;
int main() { vector<char> v; for(int i = 0; i < 10; ++ i) v.push_back(i + 65); int size = v.size(); vector<char>::iterator theIterator; for(int i = 0; i < size; i ++){ v.pop_back(); for(theIterator = v.begin(); theIterator != v.end(); theIterator ++) cout<<*theIterator; cout<<endl; } return 0;}``` ABCDEFGHI ABCDEFGH ABCDEFG ABCDEF ABCDE ABCD ABC AB A- rbegin 函数 - 语法： - reverse_iterator rbegin(); // 返回指向当前vector末尾的逆迭代器（实际指向末尾的下一位置，而其实际内容为末尾元素的值） - 案例 ```c #include <iostream> #include <vector> using namespace std;
int main() { vector<int> v; for(int i = 0; i <= 5; i ++) v.push_back(i); vector<int>::reverse_iterator pos; pos = v.rbegin(); for(int i = 0; i <= 5; i ++) { cout<<*pos<<" "; pos++; } return 0; } ``` 5 4 3 2 1 0 - rend 函数 - 语法： - reverse_iterator rend(); // 返回指向当前vector起始位置的逆迭代器 - 案例 ```c #include <iostream> #include <vector> using namespace std;
int main() { vector<int> v; for(int i = 0; i <= 5; i ++) v.push_back(i); vector<int>::reverse_iterator pos; pos = v.rend(); for(int i = 0; i <= 5; i ++) { pos--; cout<<*pos<<" "; } return 0; } ``` 0 1 2 3 4 5 - reserve 函数 - 语法： - void reserve(size_type size); // 设置为当前vector预留至少共容纳size个元素的空间（注：实际空间可能大于size）
- resize 函数 - 语法： - void resize(size_type size, TYPE val); // 改变当前vector的大小为size，且对新创建的元素赋值val
- resize 与 reserve 的区别 - reserve 是容器预留空间，但并不真正创建元素对象，在创建对象之前，不能引用容器内的元素，因此当加入新的元素时，需要用push_back()/insert() 函数 - resize 是改变容器的大小，并且创建对象，因此，调用这个函数之后，就可以引用容器内的对象了，因此当加入新的对象时，用operator[]操作符，或者用迭代器来引用元素对象， - resize就是重新分配大小，reserve就是预留一定的空间 - 附：reverse 与 resize 接口源码 ```c void resize(size_type new_size){ resize(new_size, T());} void resize(size_type new_size, const & x){ if(new_size < oldsize) erase(oldbegin + new_size, oldend); // erase区间范围以外的数据，确保区间以外的数据无效 else insert(oldend, new size - oldsize, x); // 填补区间范围内空缺的数据，确保区间内的数据有效 ``` - 案例 ```c #include <iostream> #include <vector> using namespace std;
int main() { vector<int> v; for(int i = 1; i <= 3; i ++) v.push_back(i); v.resize(5, 8); //多出的两个空间都初始化为8 for(int i = 0; i < v.size(); i ++) // resize 与 reverse并不会删除原先的元素以释放空间 cout<<v[i]; cout<<endl; v.reserve(7); // 新元素还没有构造 for(int i = 0; i < 7; i ++) cout<<v[i]<<" "; // 当i > 4。此时不能用[]访问元素 cout<<endl; cout<<v.size()<<endl; cout<<v.capacity()<<endl; return 0;}``` 12388 1 2 3 8 8 0 0 5 7- size 函数 - 语法： - size_type size(); // 返回当前vector所容纳元素的数量
- swap 函数 - 语法： - void swap(vector & from); // 交换当前vector与vector from的元素 - 案例 ```c #include <iostream> #include <vector> using namespace std;
int main() { vector<int> v1, v2; for(int i = 1; i <= 3; i ++){ v1.push_back(i); v2.push_back(i); } v2.push_back(4); v2.push_back(5); v1.swap(v2); for(int j = 0; j < v1.size(); j ++) cout<<v1[j]<<" "; cout<<endl; for(int k = 0; k < v2.size(); k ++) cout<<v2[k]<<" "; cout<<endl; return 0;}``` 1 2 3 4 5 1 2 3 vector 用法
- vector 基本用法案例 #include <iostream> #include <vector> using namespace std; template<class T> void PrintVector(const vector <T> & v) { // 用于输出vector容器的全部元素的函数模板 typename vector <T>::const_iterator i; // const_iterator 类型的迭代器只能用于读不能进行重写 // typename 用来说明 vector<T>::const_iterator 是一个类型，在VS中不写也可以 for(i = v.begin(); i != v.end(); i ++) cout<<*i<<" "; cout<<endl; } int main() { int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; vector<int> v(a, a + 5); // 将数组a的内容放入v cout<<"1. "<<v.end() - v.begin()<<endl; // 两个随机迭代器可以相减 cout<<"2. "; PrintVector(v); v.insert(v.begin() + 2, 13); // 在 begin() + 2 位置插入13 cout<<"3. "; PrintVector(v); v.erase(v.begin() + 2); // 删除位于 begin() + 2 位置的元素 cout<<"4. "; PrintVector(v); vector<int> v2(4, 100); // v2 有4个元素，都是100 v2.insert(v2.begin(), v.begin() + 1, v.begin() + 3); // 将v的一段插入v2开头 cout<<"5. v2: "; PrintVector(v2); v.erase(v.begin() + 1, v.begin() + 3); // 删除v上的一个区间，即[2, 3) cout<<"6. "; PrintVector(v); return 0; } 1. 5 2. 1 2 3 4 5 3. 1 2 13 3 4 5 4. 1 2 3 4 5 5. v2: 2 3 100 100 100 100 6. 1 4 5
- vector 还可以嵌套以形成可变长的二维数组 #include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { vector<vector<int> > v(3); // v3有三个元素，每个元素都是vector容器 for(int i = 0; i < v.size(); i ++) for(int j = 0; j < 4; j ++) v[i].push_back(j); for(int i = 0; i < v.size(); i ++){ for(int j = 0; j < v[i].size(); j ++) cout<<v[i][j]<<" "; cout<<endl; } return 0; } 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3
- 注：
- `vector<vector<int> > v(3);` 定义了一个 vector 容器，该容器中的每个元素都是一个 vector<int> 容器，即可以认为，v是一个二维数组，一共三行，每行都是一个可变长的一维数组
- 在 Dev C++ 中，上面写法中 int 后面的两个`>`之间需要有空格，否则有的编译器会把它们当作`>>`运算符，编译会出错- vector 的元素不仅仅可以是int，double，string，还可以是结构体，但是要注意：结构体定义为全局的，否则会出错 - 案例 ```c #include <iostream> #include <stdio.h> #include <algorithm> #include <vector> using namespace std;
typedef struct rect{ int id; int length; int width; // 对于向量元素是结构体的。可在结构体内部定义比较函数，下面按照id，length，width升序排序 bool operator < (const rect & a) const { if(id != a.id) return id < a.id; else { if(length != a.length) return length < a.length; else return width < a.width; } }}Rect;int main() { vector<Rect> vec; Rect rect; rect.id = 1; rect.length = 2; rect.width = 3; vec.push_back(rect); vector<Rect>::iterator it = vec.begin(); cout<<(*it).id<<" "<<(*it).length<<" "<<(*it).width<<endl; return 0;}``` 1 2 3原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
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