新手小白都能一步到位的vector

禁默2024-09-05 19:33

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前言

1.vector的介绍

2.vector的部分使用

2.1(constructor)构造函数声明

2.2vector的遍历（与string是相似的）

[2.3 vector容量空间](#2.3 vector容量空间)

2.4vector的增删查改

3.vector的嵌套

结束语

前言

前面我们学习C++的string部分，其中的接口，函数都很多，vector相较与string的学习就会轻松很多，接下来我们将一起探索神奇的vector！！！

1.vector的介绍

向量（Vector）是一种在计算机科学中常用的数据结构，它是一种能够存储一系列数据的顺序容器。在 C++ 中，std::vector 是一种模板类，它可以存储任何类型的动态大小数组。

**1. 动态数组：std::vector 是一个动态数组，这意味着它可以在运行时根据需要自动调整其大小。
2. 连续存储：std::vector`保证其元素在内存中是连续存储的，这使得通过索引访问元素非常快速。
3. 模板类：std::vector 是一个模板类，这意味着它可以用来创建任何类型元素的向量，例如 vector<int>, vector<double>, vector<string>, 等等。
4. 自动内存管理：std::vector会自动管理其元素的内存分配和释放，这减少了内存泄漏的风险。
5. 成员函数：std::vector`提供了多种成员函数来操作其元素，如 push_back() 用于在末尾添加元素，pop_back()用于移除末尾的元素，size() 返回向量中元素的数量，capacity() 返回当前向量在不重新分配内存的情况下可以存储的元素数量。
6. 迭代器：std::vector 提供了迭代器，可以用来遍历向量中的元素。
7. 性能特性：

  • 随机访问：由于元素是连续存储的，因此 std::vector`支持快速的随机访问。
  • 插入和删除：向量的末尾插入或删除元素通常是非常高效的，但在向量开始或中间插入或删除元素可能比较低效，因为这可能导致大量元素的移动。
  1. 构造函数：std::vector提供了多种构造函数，允许从其他容器复制构造，或者指定初始大小和元素值。**

2.vector的部分使用

2.1(constructor)构造函数声明

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

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void test_vector1() {
    vector<int> v1;
    vector<int>v2(3, 1);
    vector<int>v3(v2.begin(), v2.end());
    vector<int>v4(v2);
}
int main() {
    test_vector1();
    return 0;
}

2.2vector的遍历（与string是相似的）

循环遍历for+[]，迭代器遍历，范围for

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void test_vector1(){
    vector<int> v1{1,2,3,4,5};
    vector<int>v2(5,1);
    vector<int>v3(++v2.begin(),--v2.end());
    vector<int>v4(v2);
    for(int i=0;i<v3.size();i++){
         cout << v3[i] << " ";
    }
    cout<<"\n";
    vector<int>::iterator it=v1.begin();
    while(it != v1.end()){
        cout<<*it<<" ";
        it++;
}
cout<<"\n";
for(auto e:v3){
    cout<<e<<" ";
}
}
int main(){
    test_vector1();
    return 0;
}

2.3 vector容量空间

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的size

reserve （重点）改变vector的capacity

cpp 复制代码 
void test_vector2()
{

	vector<int> v(10, 1);
	v.reserve(20);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;

	v.reserve(15);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
    for(size_t i=0;i<v.size();i++){
         cout << v[i] << " ";
    }
    cout<<"\n";

	v.reserve(5);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
    for(size_t i=0;i<v.size();i++){
         cout << v[i] << " ";
    }
    cout<<"\n";
}

void test_vector3()
{

	vector<int> v(10, 1);
	v.reserve(20);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;

	v.resize(15, 2);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
    for(size_t i=0;i<v.size();i++){
         cout << v[i] << " ";
    }
    cout<<"\n";

	v.resize(25, 3);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;

	v.resize(5);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
    for(size_t i=0;i<v.size();i++){
         cout << v[i] << " ";
    }
    cout<<"\n";
}

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,vscode是按2倍增长。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。

下面我们简单测试下capacity的扩容机制（vscode）

cpp 复制代码 
void test_vector_expand(){
    size_t sz;
    vector<int>v;
    sz=v.capacity();
     cout << "making v grow:\n";
    for(int i=0;i<100;i++){
        v.push_back(1);
        if(sz!=v.capacity()){
            sz = v.capacity();
            cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
        }
    }

    }

当然如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够 ，就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了，上面代码我们可以提前v.reserve(100)

2.4vector的增删查改

这里find使用，导入#include <algorithm>

cpp 复制代码 
void test_vector4(){
     vector<int>v;
     v.push_back(1);
     v.push_back(2);
     v.push_back(3);
     v.push_back(4);
     v.push_back(5);
     auto it=v.begin();
     while(it!=v.end()){
        cout<<*it<<" ";
        it++;
     }
     cout<<'\n';
     v.pop_back();
     v.pop_back();
     it=v.begin();
     while(it!=v.end()){
        cout<<*it<<" ";
        it++;
     }
     cout<<'\n';
    
}
void test_vector5()
{
	// 使用列表方式初始化，C++11新语法
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };

	// 在指定位置前插入值为val的元素，比如：3之前插入30,如果没有则不插入
	// 1. 先使用find查找3所在位置
	// 注意：vector没有提供find方法，如果要查找只能使用STL提供的全局find
	auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	if (pos != v.end())
	{
		// 2. 在pos位置之前插入30
		v.insert(pos, 30);
	}

	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end()) 
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	// 删除pos位置的数据
	v.erase(pos);

	it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}

3.vector的嵌套

在vector的介绍我们提到vector可以用来创建任何类型元素的向量，例如 vector<int>, vector<double>, vector<string>等

cpp 复制代码 
void test_vector6()
{
	vector<string> v1;
	string s1("xxxx");
	v1.push_back(s1);

	v1.push_back("yyyyy");
	for (const auto& e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

那么是否可以vector中套用vector呢，当然是可以的

cpp 复制代码 
void test_vector7(){
    vector<int>v(5,1);
    vector<vector<int>>vv(4,v);
    for(size_t i=0;i<vv.size();i++){
        for(size_t j=0;j<v.size();j++){
            cout<<vv[i][j]<<" ";
        }
        cout<<endl;
    }
    vv[2][1]=2;//修改
}

这个嵌套我们可以看成一个二维数组，遍历修改都是差不多的

下面我们将从底层剖析vector的嵌套，实际上存在一个模版类，来进行处理

cpp 复制代码 
template <class T>
class Vector{
    T&opetator[](int i)
    {
        assert(i<_size);
        return _a[i];
    }
    private:
    T*_a;
    size_t _size;
    size_t _capacity;
}
//vector<int>
class vector{	
    int& operator[](int i){
	assert(i < _size);

		return _a[i];
}
private:
    int* _a;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};
// vector<vector<int>>
class vector{
	vector<int>& operator[](int i)
	{
	assert(i < _size);

		return _a[i];
	}
private:
	vector<int>* _a;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};

下面通过一道题来加深印象

结束语

本节内容就到此结束了，下节我们将继续深入学习vector.

最后真心感谢各位友友的支持！！！

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