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朋友们大家好,我们本篇来到一个新的容器,vector的讲解和使用
目录
1.vector简单介绍
vector是表示可变大小数组的序列容器
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
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
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
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
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
2.vector的使用
2.1构造函数
-
Default constructor (
default (1)
):cppexplicit vector (const allocator_type& alloc = allocator_type());
这是
std::vector
的默认构造函数。它创建一个空的vector
对象,不含有任何元素。可选参数alloc
是一个分配器对象,用于指定内存分配模型 (后面会学到)。explicit
关键字表示构造函数防止隐式转换或复制初始化。大多数时候,你可以简单地省略分配器,因为它有一个默认值。 -
Fill constructor (
fill (2)
):cppexplicit vector (size_type n, const value_type& val = value_type(), const allocator_type& alloc = allocator_type());
这个构造函数创建了一个含有
n
个元素的vector
,每个元素都是val
的复本(副本)。val
是可选的;如果不提供,则使用该类型的默认构造函数创建元素。同样,alloc
是可以省略的可选分配器。explicit
关键字仅在只提供了n
参数的情况下有作用,当同时提供n
和val
时,可以使用复制初始化 -
Range constructor (
range (3)
):cpptemplate <class InputIterator> vector (InputIterator first, InputIterator last, const allocator_type& alloc = allocator_type());
这个构造函数使用两个迭代器
first
和last
,这两个迭代器指定了一个序列的范围,来创建vector
。这个范围包括从first
到last
之间的所有元素,但不包括last
指向的元素。这个构造函数可以用于复制任何其他容器(如list
、deque
、甚至是另一个vector
)中的元素。分配器alloc
是可选的 -
Copy constructor (
copy (4)
):cppvector (const vector& x);
这是
std::vector
的拷贝构造函数。它创建了一个新的vector
实例
简单示例:
cpp
vector <int> v1;
vector <int> v2(10, 1);
vector <int> v3(v2);
for (auto s : v2)
{
cout << s << " ";
}
cout << endl;
for (auto s2 : v3)
{
cout << s2 << " ";
}
cout << endl;
这里遍历与string类相似,后面我们再次讲解,结果如下:
🔥operator=
这个赋值重载就十分简单了
2.2遍历vector
🔥operator[ ]
cpp
vector <int> v1(10,1);
for (size_t i=0;i<v1.size();i++)
{
cout << v1[i] << " ";
}
cout << endl;
🔥迭代器iterator
cpp
vector <int> v1(10,1);
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
剩余的六种与上面的用法类似,我们不做过多讲解
2.3对容量操作
🔥size()
获取数据个数,与string类相似
🔥capacity()
获取容量大小
我们可以看一下vector的扩容机制:
cpp
size_t sz;
vector<int> v;
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';
}
}
结果如下:
cpp
making v grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 3
capacity changed: 4
capacity changed: 6
capacity changed: 9
capacity changed: 13
capacity changed: 19
capacity changed: 28
capacity changed: 42
capacity changed: 63
capacity changed: 94
capacity changed: 141
vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容
g++运行结果:linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容:
cpp
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 4
capacity changed: 8
capacity changed: 16
capacity changed: 32
capacity changed: 64
capacity changed: 128
🔥reserve
用来预先开辟容量大小,来减少扩容次数:
cpp
vector<int> v;
size_t sz = v.capacity();
v.reserve(100); // 提前将容量设置好,可以避免一遍插入一遍扩容
cout << "making bar 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:
🔥resize
resize用来改变vector的size
-
如果 n 小于当前容器size,则内容将减少到其前 n 个元素,删除超出(并销毁它们)的元素。
-
如果 n 大于当前容器size,则通过在末尾插入所需数量的元素来扩展内容,以达到 n 的大小。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。
-
如果 n 也大于当前容器容量,则会自动重新分配分配的存储空间
cpp
vector<int> a;
a.resize(10, 1);
for (auto e : a)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
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
resize不会进行缩容,如果想要缩容,我们可以调用shrink_to_fit();
2.4vector的增删查改
🔥push_back
push_back使用很简单,直接尾插一个元素即可
🔥pop_back
直接删除尾部元素
使用示例:
cpp
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
v.pop_back();
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
🔥find
注意,vector库中是没有find函数的,我们这里使用的是算法库中的find,其是包含在头文件
<algorithm>
中的
这个函数是非成员函数,被用来在一个序列中查找一个特定的值。
find
函数的声明:
cpp
template <class InputIterator, class T>
InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val);
这个函数的参数包括:
first
和last
是输入迭代器(InputIterator) ,它们一起定义了一个序列的范围(即[first, last)
)。这个范围包括指向first
元素的位置直到last
位置但不包括last
本身 。find
函数在这个范围内查找val
。val
是要查找的值。这个值需要跟序列中元素类型兼容。find
函数会使用元素类型的operator==
来比较每个元素是否跟val
相等
find
函数的行为是线性搜索;它从 first
索引开始,逐个比较每个元素直到 last
索引之前,查找一个等于 val
的元素。
返回值:
- 如果找到,
find
函数返回一个迭代器,指向第一个等于val
的元素 - 如果在
[first, last)
范围内没有找到val
,则返回last
,表示查找失败
🔥insert
std::vector
的 insert
方法用于在向量中的指定位置插入元素。这个方法有三种重载形式,以适应不同的插入需求:
-
Single element (1):
cppiterator insert (iterator position, const value_type& val);
这个方法在向量中
position
指定的位置前插入一个val
副本,并返回指向新插入元素的迭代器。如果position
是向量的end()
迭代器,则新元素被添加到向量的末尾。例子:
cppstd::vector<int> vec = {1, 2, 4, 5}; auto it = vec.insert(vec.begin() + 2, 3); // 现在 vec = {1, 2, 3, 4, 5}
-
Fill (2):
cppvoid insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);
这个方法在
position
指定的位置前插入n
个val
副本。它不返回任何值。例子:
cppstd::vector<int> vec = {1, 2, 6, 7}; vec.insert(vec.begin() + 2, 3, 5); // 现在 vec = {1, 2, 5, 5, 5, 6, 7}
-
Range (3):
cpptemplate <class InputIterator> void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);
这个方法将位于
[first, last)
区间内的元素插入到position
指定的位置前。这个范围包括first
,但不包括last
,即它是一个半开区间。这个方法也不返回任何值。例子:
cppstd::vector<int> vec1 = {1, 2, 9, 10}; std::vector<int> vec2 = {3, 4, 5, 6, 7, 8}; vec1.insert(vec1.begin() + 2, vec2.begin(), vec2.end()); // 现在 vec1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
也可以在指定元素前面插入:
cpp
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
if (pos != v.end())
{
v.insert(pos, 30);
}
🔥erase
这个迭代器可以删除指定位置,或者一个迭代器区间
cpp
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.erase(v.begin()+2);
删除了3
注意,这里insert和erase传参均为迭代器
本篇内容到此结束!感谢大家阅读!!