C++学习 --- STL常用容器之vector容器

2022-09-25 22:31:16

2、vector 容器

2.1、vector 基本概念

功能：vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

vector和普通数组区别：

不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：

并不是在原空间之后续接新空间（无法保证之后的空间是否有人在用），而是找更大的内存空间（根据自己的算法看需要多大空间），然后将原数据拷贝新空间，释放原空间。

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vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器（可以跳跃式访问，最强大的迭代器）。

2.2、vector 构造函数

功能描述：创建vector容器

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#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
​
/*
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，前闭后开
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
*/
void printVector(vector<int> &v1) {
    for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
        cout << (*it) << " ";
    }
    cout << endl;
}
​
//vector容器构造
void test01() {
    //默认构造 无参构造
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);
​
    //2.通过区间的方式进行构造
    vector<int>v2(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v2);
​
    //3.n个elem方式构造
    vector<int> v3(10, 100);
    printVector(v3);
​
    //4.拷贝构造
    vector<int> v4(v3);
    printVector(v4);
​
}
​
int main() {
    test01();
​
    system("pause");
    return 0;
}
2.3、vector 赋值操作

功能描述：给vector容器进行赋值

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#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
​
/*
vector& operator=(const vector &vec);  //重载等号操作符
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
*/
void printVector(vector<int> &v1) {
    for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}
​
//vector赋值
//vector赋值方式比较简单，使用operator=，或者assign都可以
void test01() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);
​
    //赋值
    vector<int> v2;
    v2 = v1;
    printVector(v2);
​
    //assign
    vector<int> v3;
    v3.assign(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v3);
​
    //n个elem方式赋值
    vector<int> v4;
    v4.assign(10, 100);
    printVector(v4);
}
​
int main() {
    test01();
​
    system("pause");
    return 0;
}
2.4、vector 容量和大小

功能描述：对vector容器的容量和大小操作。

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#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
​
/*
判断是否为空 --- empty();
返回元素个数 --- size();
返回容器容量 --- capacity();
重新指定大小 --- resize(int num);
*/
​
void printVector(vector<int> &v) {
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}
​
//vector 容器的容量和大小操作
void test01() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);
    if (v1.empty()) {
        cout << "v1 为空" << endl;
    }
    else {
        cout << "v1 不为空" << endl;
        cout << "v1 的容量为：" << v1.capacity() << endl;
        cout << "v1 的大小为：" << v1.size() << endl;
    }
​
    //重新指定大小
    //利用重载版本，可以指定默认填充值，参数2
    v1.resize(15,100);
    //如果重新指定比原来长了，默认用0填充
    printVector(v1);
​
    v1.resize(5);
    //如果重新指定比原来短了，超出部分会截断
    printVector(v1);
}
​
int main() {
    test01();
​
    system("pause");
    return 0;
}
2.5、vector 插入和删除

功能描述：

对vector容器进行插入、删除操作

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#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
​
/*
-push_back(ele);                                 //尾部插入元素ele
-pop_back();                                     //删除最后一个元素
-insert(const_iterator pos,ele);                 //迭代器指向位置pos插入元素ele
-insert(const_iterator pos,int count, ele);      //迭代器指向位置pos插入count个元素ele
-erase(const_iterator pos);                      //删除迭代器指向的元素
-erase(const_iterator start,const_iterator end); //删除迭代器从start到end之间的元素
-clear();                                        //删除元素中所有元素
*/
​
void printVector(vector<int> &v) {
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}
​
//vector容器的插入和删除 
void test01() {
    vector<int> v1;
    //尾插法
    v1.push_back(10);
    v1.push_back(20);
    v1.push_back(30);
    v1.push_back(40);
    v1.push_back(50);
    v1.push_back(60);
    printVector(v1);
​
    //尾删
    v1.pop_back();
    printVector(v1);
​
    //插入,第一个参数是迭代器
    v1.insert(v1.begin(),100);
    printVector(v1);
​
    v1.insert(v1.begin(), 2, 5000);
    printVector(v1);
​
    //删除 参数是迭代器
    v1.erase(v1.begin());
    printVector(v1);
​
    //清空，从头到尾都删除
    //v1.erase(v1.begin(),v1.end());
    v1.clear();
    printVector(v1);
}
​
int main() {
    test01();
​
    system("pause");
    return 0;
}

总结：

尾插 --- push_back

尾删 --- pop_back

插入 --- insert(位置迭代器)

删除 --- erase(位置迭代器)

清空 --- clear

2.6、vector 数据存取

功能描述：对vector中的数据的存取操作

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#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
​
/*
at(int idx);  //返回索引 idx 所指的数据
operator[];   //返回索引idx所指的数据
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
*/
​
//vector容器的数据存取
void test01() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
​
    for (int i = 0; i < v1.size(); i++) {
        cout << v1[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    
    //利用at 方式访问元素
    for (int i = 0; i < v1.size(); i++) {
        cout << v1.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;
​
    //返回第一个元素
    cout << "第一个元素为：" << v1.front() << endl;
    //获取最后一个元素
    cout << "最后一个元素为：" << v1.back() << endl;
}
​
int main() {
    test01();
​
    system("pause");
    return 0;
}
2.7、vector 互换容器

功能描述：实现两个容器内元素进行互换

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#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
​
/*
swap(vec); //将vec与本身的元素互换
*/
​
void printVector(vector<int> &v) {
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}
​
//vector容器的互换
//1.基本的使用
void test01() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    //准备两个容器交换
    cout << "交换前:" << endl;
    printVector(v1);
​
    vector<int> v2;
    for (int i = 10; i > 0; i--) {
        v2.push_back(i);
    }
    printVector(v2);
​
    //两个容器交换
    cout << "交换后:" << endl;
    v1.swap(v2);
    printVector(v1);
    printVector(v2);
}
​
//2.实际的用途
//巧用swap 可以收缩内存空间
void test02() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    
    cout << "v的容量：" << v.capacity() << endl;//容量 138255 
    cout << "v的大小：" << v.size() << endl;//大小 100000
​
    //重新指定大小
    v.resize(3);
    cout << "v的容量：" << v.capacity() << endl;//容量 还是 138255
    cout << "v的大小：" << v.size() << endl; // 大小 3
​
    //巧用swap收缩内存,不会浪费内存
    vector<int>(v).swap(v);
    cout << "v的容量：" << v.capacity() << endl;  //容量 3
    cout << "v的大小：" << v.size() << endl;  // 大小 3
}
​
int main() {
    test01();
    test02();
​
    system("pause");
    return 0;
}

解析：vector<int>(v).swap(v);

容器v指向13万量级的空间

当作resize操作的时候，直接大小变为3，容量还是13万 ，后面的空间全都浪费了

当 vector<int>(v).swap(v);操作之后，大小变为3，容量是3。

分三个部分：

  1. vector<int>(v) 是匿名对象，利用v创建了一个新的对象：用拷贝构造函数来创建一个新的对象，新的对象没有名称 ，即按照v目前所用的个数来初始化匿名对象的大小。即大小，容量分配都是3.

  2. swap(v) 容器交换。一开始匿名对象的容量和大小都是3，而v的大小是3，容量是13万。vector<int>(v).swap(v);进行了容器之间的交换：v的容量和大小都是3，而匿名对象的大小是3，容量是13万。

  3. 匿名对象特点：当vector<int>(v).swap(v);执行完后，编译器发现它是一个匿名对象，马上把这行代码对应的匿名对象的空间回收了，现在只剩下v容量是3大小是3。利用swap实现了收缩内存的效果。

2.8、vector 预留空间

功能描述：vector在动态扩展容量时的扩展次数

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#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
​
/*
reserve(int len); //容器预留len个元素长度，预留位置没初始化，元素不可访问
*/
//vector容器 预留空间
void test01() {
    vector<int> v;
​
    //利用reserve预留空间,开辟1次数
    v.reserve(100000);
​
    int num = 0;  //统计开辟的次数
    int * p = NULL;
​
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        v.push_back(i);
        if (p != &v[0]) {   //首地址更换过
            p = &v[0];      //更新首地址
            num++;
        }
    }
    //10万个空间，重新开辟了30次内存才放置完成。利用reserve预留空间，开辟一次即可。
    cout << "num = " << num << endl;
​
}
​
int main() {
    test01();
​
    system("pause");
    return 0;
}

总结：如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间。

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