【C++】std::vector

std::vector:

std::vector 是 C++ 标准库中的一个动态数组容器，它提供了一个可以动态调整大小的数组。std::vector 是一个非常常用的容器，主要用于存储和管理元素的集合，并且支持高效的随机访问和动态调整大小。

基本特性

1. 动态大小 : std::vector 可以根据需要动态地增加或减少大小，自动管理内存。
2. 随机访问 : 支持高效的随机访问，通过 operator[] 和 at() 方法可以直接访问元素。
3. 连续存储 : 内部存储是连续的，这使得 std::vector 支持快速的元素访问和高效的缓存性能。
4. 自动管理内存 : std::vector 会自动管理内存，不需要用户手动释放内存。

常用操作

以下是一些 std::vector 的常用操作及其示例：

1. 创建 std::vector

#include <vector>

int main() {
    // 创建一个空的 vector，元素类型为 int
    std::vector<int> vec1;

    // 创建一个初始化为 10 个元素的 vector，元素值为 0
    std::vector<int> vec2(10);

    // 创建一个初始化为 10 个元素的 vector，元素值为 5
    std::vector<int> vec3(10, 5);

    // 使用初始化列表创建 vector
    std::vector<int> vec4 = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    return 0;
}

2. 访问和修改元素

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {10, 20, 30, 40, 50};

    // 通过下标访问
    std::cout << "Element at index 2: " << vec[2] << std::endl;

    // 使用 at() 方法访问，提供边界检查
    std::cout << "Element at index 3: " << vec.at(3) << std::endl;

    // 修改元素
    vec[2] = 100;
    std::cout << "Modified element at index 2: " << vec[2] << std::endl;

    return 0;
}

3. 添加和删除元素

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec;

    // 添加元素到末尾
    vec.push_back(10);
    vec.push_back(20);
    vec.push_back(30);

    std::cout << "Vector size after push_back: " << vec.size() << std::endl;

    // 删除末尾元素
    vec.pop_back();

    std::cout << "Vector size after pop_back: " << vec.size() << std::endl;

    // 清空所有元素
    vec.clear();
    std::cout << "Vector size after clear: " << vec.size() << std::endl;

    return 0;
}

4. 遍历 std::vector

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用范围 for 循环
    for (const auto& elem : vec) {
        std::cout << elem << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 使用迭代器遍历
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

5. 其他常用方法

• size() : 返回 vector 中元素的数量。
• capacity() : 返回 vector 当前分配的内存容量（即当前可以容纳多少个元素而不需要重新分配内存）。
• empty() : 判断 vector 是否为空。
• reserve(): 预留一定的内存容量，减少重新分配的次数。
• resize() : 改变 vector 的大小，并且可以用新大小填充默认值。

示例 :

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 输出容量
    std::cout << "Initial capacity: " << vec.capacity() << std::endl;

    // 增加元素
    vec.push_back(6);

    // 输出容量
    std::cout << "Capacity after adding one element: " << vec.capacity() << std::endl;

    // 预留空间
    vec.reserve(20);
    std::cout << "Capacity after reserving space for 20 elements: " << vec.capacity() << std::endl;

    // 调整大小
    vec.resize(10, 0);
    std::cout << "Size after resizing to 10: " << vec.size() << std::endl;

    return 0;
}

在这段代码中，vec.resize(10, 0); 语句将 vec 的大小调整为 10。如果 vec 的当前大小小于 10，resize 方法会在末尾添加元素，新增的元素会被初始化为 0。如果 vec 的当前大小已经大于等于 10，resize 方法会将多余的元素移除，以使大小变为 10。

在调整大小后，std::cout << "Size after resizing to 10: " << vec.size() << std::endl; 语句将输出 vec 的新大小，也就是 10。