【C++】STL—vector的常用接口-创新互联

文章目录
  • 前言
  • 一、vector介绍
  • 二、vector的使用
    • 1. vector的定义
    • 2. vector的遍历
      • 2.1.operator[ ]
      • 2.2.迭代器
      • 2.3.范围for
    • 3. vector的空间增长问题
      • 3.1.size和capacity
      • 3.2.max_size和empty
      • 3.3.reserve
      • 3.4.resize
      • 3.5.Shrink to fit
    • 4. vector的增删查改
      • 4.1.push_back和pop_back
      • insert和erase
      • 4.2.find
      • 4.3.operator[]
      • 4.4.sort
      • 4.5.assign

请添加图片描述

创新互联专注于鲁山企业网站建设,响应式网站开发,成都做商城网站。鲁山网站建设公司,为鲁山等地区提供建站服务。全流程按需求定制网站,专业设计,全程项目跟踪,创新互联专业和态度为您提供的服务前言

这里我们讲解vector的时候就不会像string类一样这么详细,string类讲的详解一些,为后面做铺垫。有了string类的基础,大家看一些接口就知道是什么意思,这里给大家而是讲解一些常用的接口,剩下的接口不太常用,如果大家遇到了,查文档即可,这里推荐两个C++文档,cplusplus.com 以及 cppreference.com。第二个网站是C++的官网,但是感觉不太好用,我平时都喜欢用第一个,感觉较为方便。

一、vector介绍
  1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
  2. 就像数组一样,vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问,和数组一样高效。但是又不像数组,它的大小是可以动态改变的,而且它的大小会被容器自动处理。
  3. 本质讲,vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候,这个数组需要被重新分配大小。为了增加存储空间。其做法是,分配一个新的数组,然后将全部元素移到这个数组。就时间而言,这是一个相对代价高的任务,因为每当一个新的元素加入到容器的时候,vector并不会每次都重新分配大小。
  4. vector分配空间策略:vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长,因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何,重新分配都应该是对数增长的间隔大小,以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。
  5. 因此,vector占用了更多的存储空间,为了获得管理存储空间的能力,并且以一种有效的方式动态增长。
  6. 与其它动态序列容器相比(deques, lists and forward_lists), vector在访问元素的时候更加高效,在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作,效率更低。比起lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。

二、vector的使用 1. vector的定义
(constructor)构造函数声明接口说明
vector() 重点无参构造
vector(size_type n, const value_type& val = value_type())构造并初始化n个val
vector (const vector& x); (重点)拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);使用迭代器进行初始化构造

示例:

  • vector() 无参构造
int main()
{vectorv;
}
  • vector(size_type n, const value_type& val = value_type())构造并初始化n个val
vectorv1(10, 5);//用10个5来初始化v1
  • vector (const vector& x); 拷贝构造
vectorv1(10, 1);//使用10个1来初始化v1
vectorv2(v1);//使用v1去拷贝构造v2
  • vector (InputIterator first, InputIterator last); 使用迭代器进行初始化构造
vectorv1(10, 1);//使用10个1来初始化v1
vectorv3(v1.begin(), v1.end());//使用迭代器拷贝构造v1的数据
  • 还可以通过迭代器初始化来获得string的字符串
string s = "hello world";
vectorv(s.begin(), s.end());

2. vector的遍历
接口名称使用说明
operator[ ]下标 + [ ]
迭代器begin + end 或 rbrgin + rend
范围for底层还是借用迭代器实现
2.1.operator[ ]

operator[ ]就是对[ ]的重载,我们可以像C语言那样使用下标 + [ ]去访问元素。

void test_vector1()
{vectorv;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	
	for (size_t i = 0; i< v.size(); ++i)
	{cout<< v[i]<< "";
	}
	cout<< endl;
}
2.2.迭代器

vector的迭代器和string的迭代器近乎一致,规则也都类似。

iterator的使用接口说明
begin + endbegin获取第一个数据位置的iterator/const_iterator,end获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
rbegin + rendrbegin获取最后一个数据位置的reverse_iterator,rend获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

image-20221130105612237

  • 正向迭代器:
void test()
{vector::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{cout<< *it<< " ";
		it++;
	}
	cout<< endl;
}
  • 反向迭代器:
void test()
{vector::iterator it = v.rend();
    while(it != v.rbegin())
    {cout<< *it<< " ";
        it++;
	}
    cout<< endl;
}
2.3.范围for

范围for的底层就是替换了迭代器,先前string类已经实现过。

void test()
{for(auto e : v)
	{cout<< e<< " ";  
	}
	cout<< endl;
}

3. vector的空间增长问题
容量空间接口说明
size获取数据个数
capacity获取容量大小
empty判断是否为空
resize(重点)改变vector中的size
reserve(重点)改变vector的capacity
max_sizevector中的大数据
Shrink to fit收缩字符串容量
3.1.size和capacity

vector的size是用来获取有效数据个数,而capacity就是获取容量大小:

void test_vector2()
{vectorv;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	cout<< v.capacity()<< endl;
	cout<< v.size()<< endl;

	v.push_back(5);
	v.push_back(6);
	v.reserve(10);
	cout<< v.capacity()<< endl;
	cout<< v.size()<< endl;
	
	// 比当前容量小时,不缩容
	v.reserve(4);
	cout<< v.capacity()<< endl;
	cout<< v.size()<< endl;
}
3.2.max_size和empty

max_size的作用是返回vector容器可以容纳的大元素数,用类型的大值除以sizeof(类型)即max_size。

empty是判断vector容器是否为空。

void test()
{vectorv;
	cout<< v.max_size()<< endl;
    v.push_back(1);
    v.push_back(1);
    v.push_back(1);
    if(empty(v))
        cout<< "vector is empty"<< endl;
}
3.3.reserve

reserve的作用是请求更改容量capacity。

  1. 如果 n 大于当前容量,则该函数会导致容器重新分配其存储,可能会发生异地扩容,将其容量增加到 n(或更大)。
  2. 在其他情况下,函数调用不会导致重新分配内存,即容量不会受影响。
void test()
{vectorv;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	cout<< v.capacity()<< endl;
	cout<< v.size()<< endl;
    // 比当前容量大时,增容
	v.reserve(10);
	cout<< v.capacity()<< endl;
	cout<< v.size()<< endl;
    // 比当前容量小时,不缩容
	v.reserve(4);
	cout<< v.capacity()<< endl;
	cout<< v.size()<< endl;
}
  • 补充:
void TestVectorExpand()
{size_t sz;
	vectorv;
	sz = v.capacity();
	cout<< "making v grow:\n";
	for (int i = 0; i< 100; ++i)
	{v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{	sz = v.capacity();
			cout<< "capacity changed: "<< sz<< '\n';
		}
	}
}

测试结果如下:

image-20221130152659155

  • capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现,vs下capacity是按1.5倍增长的,g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察,不要固化的认为,vector增容都是2倍,具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL,g++是SGI版本STL。
  • reserve只负责开辟空间,如果确定知道需要用多少空间,reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
  • resize在开空间的同时还会进行初始化,影响size。
  • 为什么一定要按照1.5倍或2倍增长呢?

答案:合适,单次增容越多,插入N个值,增容次数越少,效率就越高,但是浪费空间就越多。单次增容越少,就会导致频繁增容,效率低下。1.5倍或2倍是最平衡的做法。

3.4.resize

resize在空间的同时也进行了初始化。

  1. 如果n小于当前容器大小,则内容将减少到其前n个元素,删除超出(并销毁)的元素。
  2. 如果n大于当前容器大小 ,则通过在末尾插入所需数量的元素以达到n的大小来扩展内容。如果指定了val,则新元素将初始化为val的副本,否则,它们将进行值初始化。
void test()
{vectorv;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	cout<< v.capacity()<< endl;
	cout<< v.size()<< endl;
	v.resize(8);
	v.resize(15, 1);
	v.resize(3);
}
3.5.Shrink to fit

image-20221130205414883

  1. 请求容器减小其容量以适应其大小。

  2. 请求是非绑定的,容器实现可以自由优化,并使vector具有大于其大小的容量。

  3. 这可能会导致重新分配,但对vector大小没有影响,并且不能更改其元素。

void test()
{vectorv(100);
    cout<< v.capacity()<< " "; // 100
    str.resize(10);
    cout<< v.capacity()<< " "; // 100
    str.shrink_to_fit();
    cout<< v.capacity()<< " "; // 10
}

4. vector的增删查改
vector增删查改接口说明
push_back(重点)尾插
pop_back(重点)尾删
find查找(注意这个是算法模块实现,不是vector的成员接口)
insert在下标为pos的前面插入val
erase删除pos位置的数据
swap交换两个vector的数据空间
operator[] (重点)像数组一样访问
sort排序(注意这里也不是vector的函数接口,只是用于排序)
assign分配内容给vector,即初始化vector,覆盖原来的内容
4.1.push_back和pop_back

这俩接口和string的没啥区别,这里简单给出测试用例:

void TestBitVector2()
{vectorv;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	cout<< v.size()<< endl;
	cout<< v.capacity()<< endl;
	cout<< v.front()<< endl;
	cout<< v.back()<< endl;
	cout<< v[0]<< endl;
	for (auto e : v)
	{cout<< e<< " ";
	}
	cout<< endl;

	v.pop_back();
	v.pop_back();
	for (auto e : v)
	{cout<< e<< " ";
	}
	cout<< endl;
}
insert和erase

insert就是在迭代器下标为pos的前面插入val,erase就是删除迭代器下标为pos的值。

void test()
{vectorv;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.insert(v.begin(), 0);
	for (auto e : v)
	{cout<< e<< " ";
	}
	cout<< endl;

	v.erase(v.begin() + 1);
	for (auto e : v)
	{cout<< e<< " ";
	}
	cout<< endl;
}
4.2.find

这里的find并不是vector的成员函数,这个是算法模块实现。其本质就是在一段左闭右开的迭代器区间去寻找一个值。找到了就返回它的迭代器,找不到就返回它的开区间那个迭代器。

image-20221130153309055

void test()
{vectorv1;
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30); 
	v1.insert(v1.begin(), 40);
	v1.insert(v1.begin()+2, 50);
    // 没有find成员
	//vector::iterator it = v.find(3);
	vector::iterator it = find(v1.begin(), v1.end(), 20);
	if (it != v1.end())
	{v1.insert(it, 2);
	}
	for (auto e : v1)
	{cout<< e<< " ";
	}
	cout<< endl;
}
4.3.operator[]

operator[ ]就是对[ ]的重载,我们可以像C语言那样使用下标 + [ ]去访问元素。

这里有一个经典错误,我们开辟了10个容量的空间,然后去访问,发现访问不了。这是因为你只开空间但是没有初始化。所以这里我们根本进不去for循环。我们用v[6]去访问元素,发现程序崩溃。这里我们应该用resize。

void test()
{vectorv;
	v.reserve(10); // size没有变化
	//v.resize(10);
	//v[6];
	for (size_t i = 0; i< v.size(); i++)
	{v[i] = i; // assert
		v.at(i) = i; // 抛异常
	}
}

我们在讲string类的时候说过,operator[]访问异常会断言报错,而at会抛异常,异常我们以后在涉及。

4.4.sort

sort函数也不是vector的成员函数,这里只是为了对vector创建的数据进行排序。

image-20221130153405360

void test()
{vectorv;
	v.push_back(1);
	v.push_back(6);
	v.push_back(-2);
	v.push_back(23);
	v.push_back(-6);
//默认sort是升序
	sort(v.begin(), v.end());
	for (auto e : v)
		cout<< e<< " "; 
	cout<< endl;
//要排降序,就要用到仿函数,具体是啥后续详谈
	sort(v.begin(), v.end(), greater());
	for (auto e : v)
		cout<< e<< " "; 
}
4.5.assign

给vector重新赋值,可能会引起底层容量改变。也可以给其他容器赋值,比如string。

void test()
{vectorv;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.assign(10, 1); // 赋值为10个1	
	for (auto e : v)
	{cout<< e<< " ";
	}
	cout<< endl;

	vectorv1;
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30);
	v.assign(v1.begin(), v1.end());//以v1的元素赋值v
	for (auto e : v)
	{cout<< e<< " "; // 10 20 30
	}
	cout<< endl;

	string s("hello world");// 这里去掉首字母h,尾字母d
	v.assign(++s.begin(), --s.end()); // 因为模板为int类型,所以string类的字符为强转为int
	for (auto e : v)
	{cout<< e<< " ";
	}
	cout<< endl;
}

你是否还在寻找稳定的海外服务器提供商?创新互联www.cdcxhl.cn海外机房具备T级流量清洗系统配攻击溯源,准确流量调度确保服务器高可用性,企业级服务器适合批量采购,新人活动首月15元起,快前往官网查看详情吧


分享题目:【C++】STL—vector的常用接口-创新互联
文章来源:http://myzitong.com/article/dhecds.html