【C/C++】C++ Vector容器核心操作指南：增删改查全面解析

🔗 运行环境：C/C++

🚩 撰写作者：左手の明天****

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💗今天分享【C/C++】------vector的增删改查操作💗

📆 最近更新：2025 年 02 月 15 日 ，左手の明天的第350篇原创博客

📚 更新于专栏：C/C++入门与进阶

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一、Vector容器概述

Vector是C++标准模板库（STL）中最常用的序列式容器，本质上是一个动态数组。与静态数组相比，vector具有以下核心优势：

动态扩容：自动管理内存空间，容量随元素增加自动扩展
类型安全：强类型约束保证数据一致性
丰富接口：提供超过30种成员函数方便操作
迭代器支持：兼容STL算法和泛型编程

二、基础操作快速入门

1. 包含头文件

首先，确保你的代码中包含了vector的头文件：

cpp 复制代码

#include <vector>

2. 容器创建与初始化

cpp 复制代码

// 创建空vector
vector<int> v1;

// 指定初始容量
vector<string> v2(10); 

// 初始化列表（C++11）
vector<char> vowels {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'};

// 拷贝构造
vector<float> v3(v2);

还可以使用不同的方式来初始化vector：

cpp 复制代码

std::vector<int> vec1; // 默认初始化，创建一个空的vector

std::vector<int> vec2(10); // 创建一个包含10个默认值（0）的vector

std::vector<int> vec3(10, 1); // 创建一个包含10个值1的vector

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

3. 元素访问操作

cpp 复制代码

vector<double> prices {19.99, 9.99, 15.49};

// 下标访问（不检查越界）
cout << prices[0];  // 19.99

// at()方法（边界检查）
cout << prices.at(1); // 9.99

// 首尾元素访问
cout << prices.front(); // 19.99
cout << prices.back();  // 15.49

三、核心操作深度解析

1. 元素添加操作

cpp 复制代码

vector<int> nums;

// 尾部追加
nums.push_back(10);  // [10]

// 批量插入
nums.insert(nums.end(), {20, 30}); // [10,20,30]

// 指定位置插入
auto it = nums.begin() + 1;
nums.insert(it, 15); // [10,15,20,30]

// 高效构造（C++11）
nums.emplace_back(40); // 避免临时对象拷贝

2. 元素删除操作

删除末尾元素 ：使用pop_back()方法。
删除指定位置的元素 ：可以使用erase()方法。

vec1.pop_back(); // 删除vec1的最后一个元素

vec1.erase(vec1.begin() + 2); // 删除vec1中索引为2的元素（注意索引从0开始）

cpp 复制代码

vector<string> names {"Alice", "Bob", "Charlie"};

// 移除末尾元素
names.pop_back();  // 移除"Charlie"

// 删除指定位置
names.erase(names.begin()); // 删除"Alice"

// 范围删除
names.erase(names.begin()+1, names.end()); 

// 清空容器
names.clear();

3. 数据修改操作

直接通过索引访问并修改元素：

vec1[2] = 20; // 将vec1中索引为2的元素修改为20

cpp 复制代码

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

// 直接修改元素
data[1] = 20;  // [1,20,3,4]

// 使用迭代器修改
auto it = data.begin() + 2;
*it = 30;      // [1,20,30,4]

// 范围替换
vector<int> newData {5,6,7};
data.swap(newData); // data现在为[5,6,7]

4. 数据查询操作

（1）通过索引访问元素：

int value = vec1[2]; // 获取vec1中索引为2的元素的值

（2）使用find()方法，注意find()返回的是一个迭代器：

cpp 复制代码

vector<string> colors {"red", "green", "blue"};

// 遍历查询
for(const auto& color : colors) {
    if(color == "green") {
        cout << "Found green";
    }
}

// 使用find算法
auto pos = find(colors.begin(), colors.end(), "blue");
if(pos != colors.end()) {
    cout << "Index: " << pos - colors.begin();
}

5. 获取大小和容量

大小：已存储的元素数量。
容量：在不重新分配内存的情况下，容器能保存的元素的最大数量。

cpp 复制代码

std::cout << "Size: " << vec1.size() << std::endl; // 输出vec1的大小（已存储的元素数量）

std::cout << "Capacity: " << vec1.capacity() << std::endl; // 输出vec1的容量（最大存储能力）

四、性能优化与最佳实践

1. 容量管理

cpp 复制代码

vector<int> vec;
vec.reserve(1000);  // 预分配空间，避免多次扩容

2. 高效插入

cpp 复制代码

// 批量插入比单次插入更高效
vector<int> source {1,2,3};
vec.insert(vec.end(), source.begin(), source.end());

3. 删除优化

cpp 复制代码

// 高效移除特定元素（删除所有奇数）
vec.erase(remove_if(vec.begin(), vec.end(), 
                  [](int x){return x%2 !=0;}), 
        vec.end());

五、典型应用场景

动态数据集处理（实时数据流）
需要随机访问的集合操作
替代传统数组的现代化方案
算法实现中的临时容器

六、注意事项

1. 迭代器失效问题

插入操作可能导致所有迭代器失效
删除操作会使被删元素之后的迭代器失效

2. 复杂度分析

随机访问：O(1)
尾部操作：O(1)
中间插入/删除：O(n)

3. 容器选择建议

频繁头部操作：考虑deque

deque的定义和特性

deque（双端队列）是C++标准模板库（STL）中的一种数据结构，允许在两端进行插入和删除操作。deque是基于动态数组实现的，与vector类似，但deque在两端操作上有更好的性能。其特点包括：

‌高效的两端操作‌：deque可以在头部和尾部以O(1)的时间复杂度进行插入和删除操作。

‌非连续存储‌：与vector不同，deque的元素不一定在内存中连续存储，这使得在序列中间插入或删除元素时更加高效‌。

与其他数据结构的比较

‌与vector的比较‌：虽然deque和vector都使用动态数组实现，但deque允许在两端高效地进行插入和删除操作，而vector只能在尾部高效地进行这些操作。此外，deque的元素不一定连续存储，这使其在序列中间操作时更灵活‌。

‌与list的比较‌：list是一个双向链表，支持在任意位置的快速插入和删除操作，但其随机访问效率较低。deque在频繁的头部操作上比list更优，但在遍历效率上不如list‌。

使用场景

deque常用于需要频繁在头部和尾部进行操作的场景，如实现栈和队列的底层结构。由于其高效的头部和尾部操作特性，deque在需要快速入栈和出栈的操作中表现优异‌。

大量插入删除：考虑list

七、进阶技巧

内存分配策略：capacity()和size()的差异
移动语义优化（C++11）
自定义分配器使用
多维vector应用

cpp 复制代码

vector<vector<int>> matrix(5, vector<int>(5)); // 5x5矩阵

总结

Vector作为C++中最核心的容器之一，其灵活性和易用性使其成为开发者的首选容器。通过合理使用增删改查接口，结合性能优化技巧，可以充分发挥vector的优势。建议在实际开发中根据具体需求选择合适的容器，对于需要频繁在中间位置进行插入删除操作的场景，可考虑改用list或deque等其他容器。