1.什么是vector
vector
是封装动态数组的顺序容器。动态数组,顾名思义,就是内存是动态的。他可以任意修改内存大小。但正是由于他的这一特性,既是优点,也是缺点。
众所周知,C系统申请空间时所消耗的时间受申请空间的大小影响不大,最大影响是申请次数。如何理解呢,例如,int arr[1e5], int arr[1]所消耗的时间差距不大,但如果你申请1e5次arr[1],那么消耗的时间就是int arr[1e5]的1e5倍。如果看不懂没关系,结论就是,我们要尽量减少申请空间的次数,而增大每次申请的空间大小,以此提升性价比。
当我们有了以上概念的时候,我们就能明白,vector的缺点在哪里了。由于vector是动态数组,所以最开始空间是没有申请的,当你插入一个数,他就申请一个空间,删除一个数,就把多余的空间消耗掉。毫无疑问,大家都能想到的,如果我们插入1e5个数,或者删除1e5个数,就会申请1e5个空间,因此vector在实现的时候结构体里面做了一些优化,他不是一次只申请插入数的数量的空间,而是倍增申请。例如,假如最开始假设vector只有32个数的空间,此时里面有32个数,而当你再插入一个数,他申请的不是32个空间,而是直接把vector的空间个数扩大到64个。因此,对vector而言,在数组中插入一个数,他的时间复杂度是O(n),而如果是在末尾插入或删除,那么他的时间复杂度是均摊常数O(1)。当然,vector支持随机访问,时间复杂度也是O(1)
2.为什么使用vector
他的缺点另一方面也是他的优点,他作为容器,里面可以放任意的类型,甚至可以vector套vector,同时,尽管空间申请会消耗很多时间,但正是由于空间动态,可以方便我们操作数组里面的元素,高精的实现就可以使用vector。当然,实话实说,我也不知道为什么,我只是看别人在用,偶尔想起来了我也用⊙︿⊙
3.vector定义
1.
vector<int> a;
定义一个vector数组a,vector数组默认是空的
2.
vector<int> b(n);
定义一个有n个元素的vector数组,由于已经放入了n个元素,而且没有定义,所以里面的值是随机的
3.
vector<int> c(n, val);
定义了有n个元素的vector数组,且给出每个元素的初值为val
4.
vector<int> h[n];
vector数组,有n个vector,就像 int a[n]
5.
vector<int> d(b);
创建一个vector数组d,d里面的值直接由b赋值
6.
vector<int> e(b.begin(), b.begin() + 3);
创建一个vector数组,里面的值由b数组下标[0,3)的值赋值
7.
int f[7]={1,2,3,4,5,9,8};
vector<int> g(f, f + 7);
一个实际应用,从数组中获值也可以
4.成员函数
1.定义修改
a.assign(b.begin(), b.begin() + 3);
a.assign(n, val);
a.assign({1, 2, 3, 4});
第一个将b的0~2个元素构成的向量赋给a
第二个将a变成n份val,val的类型可以是任意的
第三个直接改变a的值,注意,不能写成其他类型的变量,比如 a.assign(b)是不可以的
需要注意的是,三者的时间复杂度都是O(n)
2.元素访问
a.at(pos);
a[pos];
两者等价,返回下标pos的值。如果pos >= size 会抛出异常
a.data();
指向底层元素存储的指针。对于非空容器,返回的指针与首元素地址比较相等。
若 size() 为 0 ,则 data() 可能返回或不返回空指针。
a.front();
a.back();
前者返回a的第一个元素 <=> *c.begin()
后者返回a的最后一个元素 <=> *std::prev(c.end()) 在空容器上调用 back 导致未定义行为
3.迭代器
a.begin();
a.end();
前者返回指向首元素的迭代器。 若 vector 为空,则返回的迭代器将等于 end() 。
后者返回指向末元素后一元素的迭代器。此元素表现为占位符;访问它导致未定义行为。
注意,后者返回的是末尾元素的下一个元素的迭代器
a.cbegin();
a.cend();
同上,区别在于只能只读,不能用作修改值。意思就是你可以通过迭代器begin和end修改数组中的值,但是cbegin不可以
a.rbegin();
a.rend();
前者返回尾元素所在迭代器
后者返回首元素的上一个元素的迭代器。此元素表现为占位符,试图访问它导致未定义行为。
可以通过rbegin访问最后一个元素
a.crbegin();
a.crend();
4.容量
a.empty();
判断a是否为空,空则返回ture,不空则返回false <=> begin() == end()
a.size();
distance(a.begin(), a.end());
两者含义相等。返回a中元素的个数
a.max_size();
反映容器大小上的理论极限
5.修改器
a.clear();
清空a中的元素
由于vector是动态数组,所以时间复杂度是O(n)
那么这里提供一个小技巧
a = vector<int> ();
使用这种方法也可以清空vector容器,同时我专门做过详细的实验,对于同样大小的vector数组大小,当vector容器的大小在[4e2, 5e2]的时候,两者消耗的时间几乎是一样的
而当小于这个区间的时候,前者的时间更快;大于这个区间的时候,后者的时间更快
a.insert(a.begin(), val);
a.insert(a.begin(), n, val);
a.insert(a.begin(), b.begin() + 1, b.begin() + 3);
a.insert(a.begin(), {1, 2, 3});
第一个在begin前插入val
第二个begin前插入n个val
第三个在begin前插入[b.begin + 1, begin + 3)的元素
第四个在begin前插入123
a.emplace(a.begin(), val);
C++11新特性,比insert更快。在begin前插入val。用法同insert(应该还有其他用法,但我翻遍了很多资料网站,都没有找到详细且清晰的介绍,因此就不提及那些模棱两可的用法了,当insert用就行)
a.erase(a.begin());
a.erase(a.begin(), a.end());
前者删除begin位置的元素
后者删除[begin,end)内的元素
a.push_back(val);
a.emplace_back(val);
两者含义等价,在末尾插入val。后者更快。当然,还是那句话,后者的其他用法我没研究的太懂,等后面研究明白了回来补齐
a.pop_back();
删除最后一个元素。在空容器上调用 pop_back 导致未定义行为
a.resize(n, val);
重设容器大小以容纳 n 个元素。
若当前大小大于 n ,则删除尾部多余元素。
若当前大小小于 n ,则后附额外的默认插入的元素,若val写成b,则添加b的副本
a.swap(b);
swap(a, b);
两者等价,交换ab
erase(a, val);
erase_if(a, cmp);
C++20语句
前者删除vector里所有等于val的元素
后者删除vector里所有满足cmp条件的元素。cmp是自写的一个判断函数,bool类型
5.其他语句
1.
sort(arr.begin(),arr.end());
sort(arr.begin(),arr.end(), greater<int>());
排序vector数组,默认从小到大,后者从大到小
2.
arr.erase(unique(arr.begin(),arr.end()),arr.end());
删除数组里面重复的元素,语句含义是
unique是把数组里面的重复元素移至数组后面
erase把那一部分删除
需要注意的是使用之前需要先排序
3.
reverse(a.begin(),a.end());
对a中的元素倒置
4.
copy(a.begin(),a.end(),b.begin()+1);
把a中的元素复制到b中,从b.begin()+1的位置(包括它)开始复制,覆盖掉原有元素
5.
find(a.begin(),a.end(),n);
在a中的的元素中查找n,若存在返回其在向量中的位置,返回的是迭代器
6.vector访问方法
1.下标访问
int a[6]={1,2,3,4,5,6};
vector<int> b(a, a + 4);
for(int i = 0;i <= b.size() - 1; i++)
cout<<b[i]<<endl;
但是需要注意的是,下标只能用来访问已经获取的元素。例如
vector<int> c;
for(int i=0;i<10;++i)
c[i] = i;
是错误的
2.迭代器访问
for(vector<int>::iterator it=b.begin();it!=b.end();it++)
cout<<*it<<" ";
3.C++11新特性,auto访问
for(auto x : b)
cout << x << " ";