C++ Vector详解

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前言

在本篇文章中，我们将会学到关于C++中vector的使用方法
其中包括成员函数（构造，析构），迭代器相关的知识，容量（size,resize,capacity,reverse）,以及vector的增删查改
vector

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（deque, list and forward_list）， 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list和forward_list
   统一的迭代器和引用更好

一、vector的定义

单独定义一个vector：

vector < typename > name;

上面这个定义其实相当于是一维数组name[size]，只不过其size可以根据需要进行变化，这就是“变长数组”的名字的由来。

这里的typename可以是任何基本类型，例如int、double、char、结构体等，也可以是STL标准容器，例如set、queue、vector等。

下面我们以int为例子：
🌟🌟v1一个空的vector

vector < int > v1

🌟🌟v2这个vector中包含10个int，并且默认初始化为0

vector < int > v2(10);

🌟🌟v3这个vector中包含10个int，并且手动初始化为1

vector < int > v3(10,1);

🌟🌟v4这个vector中采用v2迭代器区间进行开空间和初始化
并且空间大小和初始化内容与v2相同,即v4包含10个int，初始化为0

vector < int > v4(v2.begin(),v2,end())

🌟🌟v5这个vector中采用拷贝构造初始化，并且空间大小和初始化内容与v3相同,即v5包含10个int，初始化为1

vector < int > v5（v3）

🌟🌟v6这个vector中采用了初始化列表初始化，{}中有几个元素就代表开了几个空间，{}中内容表示初始化的值。这是c++11中的语法

vector < int >v6{1,2,3,4};

二、vector中元素的访问

vector库中提供了两种访问访问方式
✨ ✨operator [ ] 像数组一样进行访问
✨ ✨使用at进行访问，at访问不到元素是抛异常

vector v1{ 1,2,3,4 };
cout << v1[0] << endl;
cout << v1.at(1) << endl;

✨ ✨vecctor::begin() 指向第一个元素
✨ ✨vecctor::end() 指向第最后一个元素的下一个位置
✨ ✨vecctor::rbegin() 反向迭代器，指向元素最后一个元素
✨ ✨vecctor::rend() 反向迭代器，指向元素第一个位置
✨ ✨vector::front() 返回首元素的引用
✨ ✨vector::back() 返回最后一个元素的引用

vector中元素的遍历
😼😼.正常for循环

1. vector <int> v1{1,2,3,4};
2. //1.循环遍历
3. for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
4. {
5. cout << v1[i] << " ";
6. }
7. cout << endl;

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😼😼.范围for

2. //2.范围for
3. vector <int> v1{1,2,3,4};
4. ///依次取v1中的值赋值给e,自动判断结束，自动++往后走
5. for (auto& e : v1)
6. {
7. cout <<e << " ";
9. } cout << endl;

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😼😼.迭代器,也可以使用反向迭代器

1. //3.迭代器
2. vector <int>::iterator it = v1.begin();
3. while(it!=v1.end())
4. {
5. (*it) += 2;
6. cout << *it << " ";
7. it++;
8. }
9. cout << endl;

复制代码

vector < int >::iterator it1=v1.begin();//正向迭代器
vector < int >::reverse_iterator it2=v2.rbegin();//反向迭代器
vector < int >::const_iterator it3=v3.begin();//const正向迭代器
vector < int >::const_reverse_iterator it3=v3.begin();//const反向迭代器
这些我们也可以用auto来代替，自动推倒类型

这三种方式不仅能访问vector的每一个元素，并且还可以对元素进行修改

三、vector中空间增长

在vector中有空间的大小，容量等概念，我们来一一学习一下

🔱🔱size 用于计算vector中数据个数

1. vector<int> v(10);
2. cout << v.size() << endl;

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最终结果输出10

🔱🔱resize 改变size的大小，开空间同时进行初始化

1. vector<int> v;
2. for (int i = 1; i < 10; i++)
3. v.push_back(i);
5. v.resize(5);
6. //剩下的初始化为100
7. v.resize(8, 100);
8. //剩下的初始化为0
9. v.resize(12);
11. cout << "v contains:";
12. for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
13. cout << ' ' << v[i];

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最终输出结果为v contains: 1 2 3 4 5 100 100 100 0 0 0 0
resize变小时不会改变capacity的大小，resize变大时，capacity也会跟着相应的调整

🔱🔱capacity 获取容量大小
我们来看一下扩容机制

1. void TestVectorExpand()
2. {
3. size_t sz;
4. vector<int> v;
5. sz = v.capacity();
6. cout << "making v grow:\n";
7. for (int i = 0; i < 100; ++i)
8. {
9. v.push_back(i);
10. if (sz != v.capacity())
11. {
12. sz = v.capacity();
13. cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
14. }
15. }
16. }

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vs2022输出结果为

g++下输出结果

我们发现不同平台扩容机制不同，vs按照1.5倍增长，g++按照两倍增长，我们不要固化的认为vector增容就是两倍，具体增长是根据具体需求决定的，vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。

🔱🔱resreve 只负责开空间，不负责初始化工作
一般用于知道需要多少空间，用reverse一次性开好，这样就可以缓解vector增容的代价缺陷

1. void TestVectorExpandOP()
2. {
3. vector<int> v;
4. size_t sz = v.capacity();
5. v.reserve(100); // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容
6. cout << "making bar grow:\n";
7. for (int i = 0; i < 100; ++i)
8. {
9. v.push_back(i);
10. if (sz != v.capacity())
11. {
12. sz = v.capacity();
13. cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
14. }
15. }
16. }

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一次性开好需要的空间大小，就可以避免边插入边扩容的问题了
🔱🔱empty 判断vector中是否为空
🔱🔱shrink_to_fit 在size发生巨大变化时，采用shrink_to_fit 调整capacity的大小，使capacity可以与size的大小进匹配

三、vector中增删查改

🎁🎁push_back 尾插 pop_back尾删

1. void TestVector4()
2. {
3. vector<int> v;
4. v.push_back(1);
5. v.push_back(2);
6. v.push_back(3);
7. v.push_back(4);
9. auto it = v.begin();
10. while (it != v.end())
11. {
12. cout << *it << " ";
13. ++it;
14. }
15. cout << endl;
17. v.pop_back();
18. v.pop_back();
20. it = v.begin();
21. while (it != v.end())
22. {
23. cout << *it << " ";
24. ++it;
25. }
26. cout << endl;
27. }

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输出结果为

🎁🎁find 查找这个并不是在vector库里的，而是算法模块实现的

🎁🎁insert 进行插入
    ❤️❤️在pos插入value

iterator insert (pos,val);

1. vector<int> v;
2. v.push_back(1);
3. v.push_back(2);
4. v.push_back(3);
5. v.push_back(4);
6. auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
7. //插入一个数
8. if (pos != v.end())
9. {
10. v.insert(pos, 10);
11. }
12. pos = find(v.begin(), v.end(), 2);

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    ❤️❤️在pos位置插入n个相同的值value

void insert ( pos, n, val);

2. //插入多个值
3. if (pos != v.end())
4. {
5. v.insert(pos, 2,100);
6. }

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    ❤️❤️在pos位置插入一段迭代器区间

void insert (pos, first, last);

1. //插入一个迭代器区间
2. vector<int>vv{ 20,30,40 };
3. pos = find(v.begin(), v.end(), 1);
4. if (pos != v.end())
5. {
6. v.insert(pos, vv.begin(), vv.end());
7. }

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🎁🎁erase 删除值
    ❤️❤️删除pos位置的值

erase (pos);

1. pos = find(v.begin(), v.end(), 30);
2. v.erase(pos);

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    ❤️❤️删除一段迭代器区间

erase (first,last);

1. v.erase(v.begin(), v.begin() + 3);

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🎁🎁swap 交换两个vector

void swap (vector& x);

1. void test6()
2. {
3. vector<int>v1{ 1,2,3,4 };
4. vector<int>v2{ 10,20,30,40 };
5. v1.swap(v2);
6. }

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🎁🎁clear 将size设置为零，capacity不变

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅详细介绍了C++vector库的系列使用方法，希望对大家的学习有所帮助，仅供参考 如有错误请大佬指点我会尽快去改正 欢迎大家来评论~~ 😘 😘 😘 😘