vector的使用
在学习过string之后，我们继而来学习vector。我们可以通过类比string来学习vector，这可以方便我们理解。
vector这单词翻译为向量，但它实际上是顺序表。我们可以按照顺序表的思维来理解vector。
接下来我会介绍几个vector中比较常用的接口，并在后文对它进行实现。
vector的构造函数
|------------------------------------------------------------|--------------|
| 构造函数 | 说明 |
| vector() | 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) | 拷贝构造 |
| vector (InputIterator first, InputIterator last) | 使用迭代器进行初始化构造 |
void test_vector1()
{
//默认构造
vector<int> v;
for (auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//构造并初始化n个val
vector<int> v1(10, 1);
for (auto& e : v1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//拷贝构造
vector<int>v2 = v1;
for (auto& e : v2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//迭代器区间构造
vector<int> v3(++v2.begin(), --v2.end());
for (auto& e : v3)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}vector的迭代器
|---------------|----------------------------------------------------------------------------|
| iterator的使用 | 说明 |
| begin + end | 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下 一个位置的iterator/const_iterator |
| rbegin + rend | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置 的reverse_iterator |
void test_vector2()
{
vector<int>v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
auto it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
//1 2 3
cout << endl;
auto rit = v1.rbegin();
while (rit != v1.rend())
{
cout << *rit << " ";
++rit;
}
//3 2 1
cout << endl;
}vector的空间增长
|----------|-------------------|
| 容量空间 | 说明 |
| size | 获取数据个数 |
| capacity | 获取容量大小 |
| empty | 判断是否为空 |
| resize | 改变vector的size |
| reserve | 改变vector的capacity |
需要注意的是：
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。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。
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。
void test_vector3()
{
vector<int> v1(10, 1);
cout << v1.size() << endl;//10
cout << v1.capacity() << endl;//10
cout << v1.empty() << endl;//0 非空
cout << endl;
//当n < capacity时，reserve的情况
v1.reserve(5);
cout << v1.size() << endl;
cout << v1.capacity() << endl << endl;
//不变
//当n == capacity时，reserve的情况
v1.reserve(10);
cout << v1.size() << endl;
cout << v1.capacity() << endl << endl;
//不变
//当n > capacity时，reserve的情况
v1.reserve(20);
cout << v1.size() << endl;
cout << v1.capacity() << endl << endl;
//size不变，capacity变为20
//当n < size时，resize的情况
v1.resize(5);
cout << v1.size() << endl;
cout << v1.capacity() << endl << endl;
//size变为5，capacity不变
//当size < n < capacity时，resize的情况
v1.resize(10,2);
cout << v1.size() << endl;
cout << v1.capacity() << endl << endl;
//size变为10，capacity不变
//当capacity < n时，resize的情况
v1.resize(25,3);
cout << v1.size() << endl;
cout << v1.capacity() << endl << endl;
//size变为25，capacity增多
}vector的增删查改
|--------------|-------------------------------|
| 增删查改 | 说明 |
| push_back | 尾插 |
| pop_back | 尾删 |
| find | 查找（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口） |
| insert | 在position之前插入val |
| erase | 删除position位置的数据 |
| swap | 交换两个vector的数据空间 |
| operator[] | 像数组一样访问 |
void test_vector4()
{
vector<int> v(3, 1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
for (auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;//1 1 1 2 3
v.pop_back();
for (auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;//1 1 1 2
auto pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
cout << *pos << endl;//2
//在2之前插入3
v.insert(pos, 3);
for (auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;//1 1 1 3 2
auto pos2 = find(v.begin(), v.end(), 2);
//删除2
v.erase(pos2);
for (auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;//1 1 1 3
vector<int> v2;
v2.push_back(3);
v2.push_back(2);
v2.push_back(1);
//交换
v.swap(v2);
for (auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;//3 2 1
for (auto& e : v2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;//1 1 1 3
//像数组一样访问
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << " ";
}
}vector的迭代器失效
什么是迭代器失效：
迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。
导致迭代器失效的操作有：
**1. 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效。**比如：resize、reserve、insert、 assign、push_back等
此类迭代器失效的原因为：这些操作可能会导致vector扩容，此时vector底层的旧空间会被释放掉，而原来的迭代器指向的还是旧空间。于是再对迭代器进行操作时，实际上操作的是已经被释放掉的空间，所以会导致程序的崩溃。
而要解决此类迭代器失效问题也很简单，就是在完成上述操作之后，及时更新迭代器，使其指向正确的位置即可。
2. 指定位置元素的删除操作--erase
这里我举个简单的例子：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
v.erase(pos);
cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
return 0;
}erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理 论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end 的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素 时，vs就认为该位置迭代器失效了。
vector相关oj题
题目链接：136. 只出现一次的数字 - 力扣（LeetCode）
此题利用异或的特性，一个数异或自身就等于0，而一个数异或0等于自身。所以用0异或数组nums中的每一个数，最后得出的值就是数组nums中只出现了一次的元素
class Solution {
public:
int singleNumber(vector<int>& nums) {
int ret = 0;
for(auto& e : nums)
{
ret ^= e;
}
return ret;
}
};
简单的vector的使用。
class Solution {
public:
vector<vector<int>> generate(int numRows) {
vector<vector<int>> ans(numRows);
for(int i = 0; i < numRows; i++)
{
ans[i].resize(i + 1, 1);
}
for(int i = 2; i < numRows; i++)
{
for(int j = 1; j < i; j++)
{
ans[i][j] = ans[i - 1][j] + ans[i - 1][j - 1];
}
}
return ans;
}
};
题目链接：26. 删除有序数组中的重复项 - 力扣（LeetCode）
用双指针来做。当两个指针的值相同时，只让一个指针往前走，这样就会得到一个拥有相同值的区间。当两个指针的值出现不同时，让后一个指针向前走一步，再让前一个指针的值赋值给后一个指针，实现删除重复项。
class Solution {
public:
int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
auto res = nums.begin() + 1;
auto des = nums.begin();
while(res != nums.end())
{
if(*res != *des)
{
++des;
*des = *res;
}
++res;
}
return des - nums.begin() + 1;
}
};
题目链接：137. 只出现一次的数字 II - 力扣（LeetCode）
这题采取的方法是位运算。由于除了一个数字外，其他数字都出现了三次，所以对于任意一个二进制位，这些数字在该位上的 1 的个数之和一定是 3 的倍数（因为每个出现三次的数字在该位上要么是 0，要么是 1，且重复三次）。加上只出现一次的数字后，如果该数字在这一位上是 1，那么总和就会比 3 的倍数多 1；如果是 0，总和就是 3 的倍数。因此，通过检查每一位的总和是否可以被 3 整除，就可以还原出只出现一次的数字的每一位。
class Solution {
public:
int singleNumber(vector<int>& nums) {
int ans = 0;
for(int i = 0; i < 32; i++)
{
int total = 0;
for(auto& e : nums)
{
total += ((e >> i) & 1);
}
if(total % 3)
{
ans |= (1 << i);
}
}
return ans;
}
};
题目链接：260. 只出现一次的数字 III - 力扣（LeetCode）
这题的做法与第一题相似，先用0异或整个数组。此时得到的值为只出现一次的那两个元素的异或值。那要怎么把它们两个分开呢？很简单，我们需要找到这个值的二进制位中第一个为1的位置，然后利用这个位置将整个数组分为两组。然后再进行遍历异或，这两组中分别剩下的那两个值就是答案
class Solution {
public:
vector<int> singleNumber(vector<int>& nums) {
int sum = 0;
for(auto& e : nums)
{
sum ^= e;
}
int tmp = (sum == INT_MIN ? sum : sum & (-sum));
int type1 = 0, type2 = 0;
for(auto& e : nums)
{
if(e & tmp)
{
type1 ^= e;
}
else
{
type2 ^= e;
}
}
return {type1, type2};
}
};
这题采用候选法：假如这个数字比其他所有数字的总和还多，那么如果让每个其他数字和一个"目标数字"互相抵消，最后剩下来的应该就是目标数字。
我们不需要真的两两配对，可以用一个变量记录当前候选数字，一个变量记录候选的"票数" 。
遍历数组时：
如果当前票数为 0，就选择当前数字作为新的候选，并设票数为 1。
否则，如果当前数字等于候选，票数 +1；否则票数 -1（即抵消一次）。
class Solution {
public:
/**
* 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
*
*
* @param numbers int整型vector
* @return int整型
*/
int MoreThanHalfNum_Solution(vector<int>& numbers) {
// write code here
int cond = -1;
int cnt = 0;
for(auto& e : numbers)
{
if(cnt == 0)
{
cond = e;
cnt++;
}
else {
if(cond == e)
{
++cnt;
}
else {
--cnt;
}
}
}
cnt = 0;
for(auto& e : numbers)
{
if(e == cond) ++cnt;
}
if(cnt >= numbers.size() / 2) return cond;
return 0;
}
};
题目链接：17. 电话号码的字母组合 - 力扣（LeetCode）
这题采用回溯算法：
class Solution {
public:
string tmp;
vector<string> board = {"","","abc","def","ghi","jkl","mno","pqrs","tuv","wxyz"};
vector<string> ans;
void dfs(int n, string digits)
{
if(n == digits.size())
{
ans.push_back(tmp);
return;
}
int nums = digits[n] - '0';
for(auto& e : board[nums])
{
tmp.push_back(e);
dfs(n + 1, digits);
tmp.pop_back();
}
}
vector<string> letterCombinations(string digits) {
if(digits.size() == 0) return {};
dfs(0, digits);
return ans;
}
};vector的实现
vector.h
#pragma once
#include<iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace Rane
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
vector() = default;
vector(const vector<T>& v)
{
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
push_back(v[i]);
}
}
vector(int n, const T& v = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(v);
}
}
template<class inputiterator>
vector(inputiterator first, inputiterator end)
{
while (first != end)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
}
vector<T> operator=(vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}
~vector()
{
if (_start)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
}
int size() const
{
return _finish - _start;
}
int capacity() const
{
return _end_of_storage - _start;
}
bool empty()
{
return _start == _finish;
}
void reserve(int n)
{
if (n > capacity())
{
int old_size = size();
T* tmp = new T[n];
for (size_t i = 0; i < size(); i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
_start = tmp;
_finish = tmp + old_size;
_end_of_storage = tmp + n;
}
}
void resize(int n, const T& value = T())
{
if (n < size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n - size(); i++)
{
push_back(value);
}
}
}
void push_back(const T& v)
{
if (size() == capacity())
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = v;
++_finish;
}
void pop_back()
{
assert(!empty());
--_finish;
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = len + _start;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
end--;
}
*pos = x;
_finish++;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != end())
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
return pos;
}
T& operator[](int pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](int pos) const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
private:
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _end_of_storage = nullptr;
};
template<class T>
void print_vector(const vector<T>& v)
{
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
}
template<class Container>
void print_container(const Container& v)
{
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void test_vector1()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
print_vector(v);
vector<double> vd;
vd.push_back(1.1);
vd.push_back(2.1);
vd.push_back(3.1);
vd.push_back(4.1);
vd.push_back(5.1);
print_vector(vd);
}
void test_vector2()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
print_container(v);
int x;
cin >> x;
auto p = find(v.begin(), v.end(), x);
if (p != v.end())
{
p = v.insert(p, 40);
(*(p + 1)) *= 10;
}
print_container(v);
}
void test_vector3()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
print_container(v);
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
it = v.erase(it);
}
else
{
++it;
}
}
print_container(v);
}
void test_vector4()
{
int i = int();
int j = int(1);
int k(2);
vector<int> v;
v.resize(10, 1);
v.reserve(20);
print_container(v);
cout << v.size() << endl;
cout << v.capacity() << endl;
v.resize(15, 2);
print_container(v);
v.resize(25, 3);
print_container(v);
v.resize(5);
print_container(v);
}
void test_vector5()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
print_container(v1);
vector<int> v2 = v1;
print_container(v2);
vector<int> v3;
v3.push_back(10);
v3.push_back(20);
v3.push_back(30);
v1 = v3;
print_container(v1);
print_container(v3);
}
void test_vector6()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(4);
v1.push_back(4);
vector<int> v2(v1.begin(), v1.begin() + 3);
print_container(v1);
print_container(v2);
list<int> lt;
lt.push_back(10);
lt.push_back(10);
lt.push_back(10);
lt.push_back(10);
vector<int> v3(lt.begin(), lt.end());
print_container(lt);
print_container(v3);
vector<string> v4(10, "111111111");
print_container(v4);
vector<int> v5(10);
print_container(v5);
vector<int> v6(10, 1);
print_container(v6);
}
void test_vector7()
{
vector<string> v;
v.push_back("1111111111111111111111");
v.push_back("1111111111111111111111");
v.push_back("1111111111111111111111");
v.push_back("1111111111111111111111");
print_container(v);
v.push_back("1111111111111111111111");
print_container(v);
}
}