【C++】 Vector

文章目录

  • [1 背景](#1 背景)
  • [2 什么是 vector?](#2 什么是 vector?)
  • [3 vector 特性](#3 vector 特性)
  • [4 基本函数实现](#4 基本函数实现)
  • [5 基本用法](#5 基本用法)
  • [6 例子](#6 例子)
  • 7、参考

1 背景

C++ 中的容器(Containers)是一种非常重要的特性,它们提供了存储数据项的方式,并且允许以不同的方式访问这些数据项。容器提供了对数据的封装、抽象和通用的访问接口,使得数据的管理和操作更加简单和高效。C++ 标准库提供了一系列容器,包括序列容器关联容器两大类。

一、序列容器(Sequential Containers)

序列容器中的元素按照插入的顺序进行存储。主要的序列容器有:

  • vector:动态数组,可以随机访问元素,支持在容器尾部快速插入和删除元素,但在容器开头或中间插入或删除元素时效率较低。
  • deque(双端队列):支持在容器两端快速插入和删除元素,但随机访问元素的速度比 vector 稍慢。
  • list:双向链表,支持在任何位置快速插入和删除元素,但不支持随机访问。
  • forward_list(C++11 引入):单向链表,与 list 类似,但只支持向前遍历,不支持反向遍历,插入和删除操作也较快。
  • string:虽然不是严格意义上的容器,但提供了类似容器的接口来存储和操作字符序列。
  • array(C++11 引入):固定大小的数组,支持随机访问,但不支持动态改变大小。

二、关联容器(Associative Containers)

关联容器中的元素按照特定的键(key)来组织,以便快速检索。主要的关联容器有:

  • set:基于红黑树实现,包含唯一元素的集合,不允许有重复元素。支持基于键的快速查找、插入和删除操作。
  • multiset:与 set 类似,但允许存储重复元素。
  • map:存储键值对(key-value pairs),每个键都映射到一个唯一的值。键是唯一的,但值可以重复。支持基于键的快速查找、插入和删除操作。
  • multimap:与 map 类似,但允许多个键映射到相同的值。
  • unordered_set(C++11 引入):基于哈希表实现,提供平均常数时间复杂度的查找、插入和删除操作。不包含重复元素。
  • unordered_multiset(C++11 引入):与 unordered_set 类似,但允许存储重复元素。
  • unordered_map(C++11 引入):存储键值对,基于哈希表实现,提供平均常数时间复杂度的查找、插入和删除操作。键是唯一的,但值可以重复。
  • unordered_multimap(C++11 引入):与 unordered_map 类似,但允许多个键映射到相同的值。

在选择容器时,应根据数据的特性(是否需要随机访问、是否需要保持元素的顺序、是否需要快速查找等)以及操作的类型(插入、删除、查找等)来决定使用哪种容器。正确选择容器类型可以显著提高程序的性能和效率。

2 什么是 vector?

向量(Vector)是一个封装了动态大小数组的顺序容器(Sequence Container)。跟任意其它类型容器一样,它能够存放各种类型的对象。可以简单的认为,向量是一个能够存放任意类型的动态数组。

3 vector 特性

1.顺序序列

顺序容器中的元素按照严格的线性顺序排序。可以通过元素在序列中的位置访问对应的元素。

2.动态数组

支持对序列中的任意元素进行快速直接访问,甚至可以通过指针算述进行该操作。提供了在序列末尾相对快速地添加/删除元素的操作。

3.能够感知内存分配器的(Allocator-aware)

容器使用一个内存分配器对象来动态地处理它的存储需求。

4 基本函数实现

1.构造函数

  • vector():创建一个空vector
  • vector(int nSize):创建一个vector,元素个数为nSize
  • vector(int nSize,const t& t):创建一个vector,元素个数为nSize,且值均为t
  • vector(const vector&):复制构造函数
  • vector(begin,end):复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到vector中

2.增加函数

  • void push_back(const T& x):向量尾部增加一个元素X
  • iterator insert(iterator it,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加一个元素x
  • iterator insert(iterator it,int n,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加n个相同的元素x
  • iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last):向量中迭代器指向元素前插入另一个相同类型向量的[first,last)间的数据

3.删除函数

  • iterator erase(iterator it):删除向量中迭代器指向元素
  • iterator erase(iterator first,iterator last):删除向量中[first,last)中元素
  • void pop_back():删除向量中最后一个元素
  • void clear():清空向量中所有元素

4.遍历函数

  • reference at(int pos):返回pos位置元素的引用
  • reference front():返回首元素的引用
  • reference back():返回尾元素的引用
  • iterator begin():返回向量头指针,指向第一个元素
  • iterator end():返回向量尾指针,指向向量最后一个元素的下一个位置
  • reverse_iterator rbegin():反向迭代器,指向最后一个元素
  • reverse_iterator rend():反向迭代器,指向第一个元素之前的位置

5.判断函数

  • bool empty() const:判断向量是否为空,若为空,则向量中无元素

6.大小函数

  • int size() const:返回向量中元素的个数
  • int capacity() const:返回当前向量所能容纳的最大元素值
  • int max_size() const:返回最大可允许的vector元素数量值

7.其他函数

  • void swap(vector&):交换两个同类型向量的数据
  • void assign(int n,const T& x):设置向量中前n个元素的值为x
  • void assign(const_iterator first,const_iterator last):向量中[first,last)中元素设置成当前向量元素

8.看着清楚

1.push_back 在数组的最后添加一个数据

2.pop_back 去掉数组的最后一个数据

3.at 得到编号位置的数据

4.begin 得到数组头的指针

5.end 得到数组的最后一个单元+1的指针

6.front 得到数组头的引用

7.back 得到数组的最后一个单元的引用

8.max_size 得到vector最大可以是多大

9.capacity 当前vector分配的大小

10.size 当前使用数据的大小

11.resize 改变当前使用数据的大小,如果它比当前使用的大,者填充默认值

12.reserve 改变当前vecotr所分配空间的大小

13.erase 删除指针指向的数据项

14.clear 清空当前的vector

15.rbegin 将vector反转后的开始指针返回(其实就是原来的end-1)

16.rend 将vector反转构的结束指针返回(其实就是原来的begin-1)

17.empty 判断vector是否为空

18.swap 与另一个vector交换数据

5 基本用法

cpp 复制代码
#include < vector> 
using namespace std;

6 例子

在 vector 最后移除和插入数据

cpp 复制代码
#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
    vector<int>obj;//创建一个向量存储容器 int
    for(int i=0;i<10;i++) // push_back(elem)在数组最后添加数据 
    {
        obj.push_back(i);
        cout<<obj[i]<<",";    
    }
 
    for(int i=0;i<5;i++)//去掉数组最后一个数据 
    {
        obj.pop_back();
    }
 
    cout<<"\n"<<endl;
 
    for(int i=0;i<obj.size();i++)//size()容器中实际数据个数 
    {
        cout<<obj[i]<<",";
    }
 
    return 0;
}

output

cpp 复制代码
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,

0,1,2,3,4,

clear() 清除 vector 中所有数据

cpp 复制代码
#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
    vector<int>obj;
    for(int i=0;i<10;i++)//push_back(elem)在数组最后添加数据 
    {
        obj.push_back(i);
        cout<<obj[i]<<",";
    }
 
    obj.clear();//清除容器中所以数据
    for(int i=0;i<obj.size();i++)
    {
        cout<<obj[i]<<endl;
    }
 
    return 0;
}

output

cpp 复制代码
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,

排序

cpp 复制代码
#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int main()
{
    vector<int>obj;
 
    obj.push_back(1);
    obj.push_back(3);
    obj.push_back(0);
 
    sort(obj.begin(),obj.end());//从小到大
 
    cout<<"从小到大:"<<endl;
    for(int i=0;i<obj.size();i++)
    {
        cout<<obj[i]<<",";  
    } 
 
    cout<<"\n"<<endl;
 
    cout<<"从大到小:"<<endl;
    reverse(obj.begin(),obj.end());//从大到小 
    for(int i=0;i<obj.size();i++)
    {
        cout<<obj[i]<<",";
    }
    return 0;
}

output

cpp 复制代码
从小到大:
0,1,3,

从大到小:
3,1,0,

注意 sort 需要头文件 #include <algorithm>

访问(直接数组访问&迭代器访问)

cpp 复制代码
#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int main()
{
    //顺序访问
    vector<int>obj;
    for(int i=0;i<10;i++)
    {
        obj.push_back(i);   
    } 
 
    cout<<"直接利用数组:"; 
    for(int i=0;i<10;i++)//方法一 
    {
        cout<<obj[i]<<" ";
    }
 
    cout<<endl; 
    cout<<"利用迭代器:" ;
    //方法二,使用迭代器将容器中数据输出 
    vector<int>::iterator it;//声明一个迭代器,来访问vector容器,作用:遍历或者指向vector容器的元素 
    for(it=obj.begin();it!=obj.end();it++)
    {
        cout<<*it<<" ";
    }
    return 0;
}

output

cpp 复制代码
直接利用数组:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
利用迭代器:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

二维数组两种定义方法

法一

cpp 复制代码
#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
 
int main()
{
    int N=5, M=6; 
    vector<vector<int> > obj(N); //定义二维动态数组大小5行 
    for(int i =0; i< obj.size(); i++)//动态二维数组为5行6列,值全为0 
    { 
        obj[i].resize(M); 
    } 
 
    for(int i=0; i< obj.size(); i++)//输出二维动态数组 
    {
        for(int j=0;j<obj[i].size();j++)
        {
            cout<<obj[i][j]<<" ";
        }
        cout<<"\n";
    }
    return 0;
}

output 5 行 6 列

cpp 复制代码
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0

法二

cpp 复制代码
#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
 
int main()
{
    int N=5, M=6; 
    vector<vector<int> > obj(N, vector<int>(M)); //定义二维动态数组5行6列 
 
    for(int i=0; i< obj.size(); i++)//输出二维动态数组 
    {
        for(int j=0;j<obj[i].size();j++)
        {
            cout<<obj[i][j]<<" ";
        }
        cout<<"\n";
    }
    return 0;
}

output

cpp 复制代码
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 

7、参考

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