STL容器——vector类

一、vector是什么

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vector 是动态数组，属于线性表中的顺序存储结构，底层本质是连续内存的数组。

所以vector也可以随机访问、尾部增删。

（vector = 有自动扩容功能的数组）

二、vector的优点

在 C 语言中我们用普通数组处理动态数组集合，痛点非常多：

需要固定长度，无法动态扩容，极易出现空间不足或浪费；
插入、删除、扩容、拷贝都要手动管理内存和元素移动，代码繁琐易出错；
没有封装好的成员方法，获取长度、判空、尾部增删等操作都要自己实现；
内存需要手动申请释放，极易造成内存泄漏、越界访问、野指针等问题。

C++ STL 提供的std::vector，它本质是封装了动态数组的顺序容器，完美替代 C 语言原生数组：

自动管理内存与动态扩容，无需手动 malloc/free，不够用时自动申请更大空间；
封装大量实用成员方法，尾部增删、任意位置插入删除、获取大小、判空、清空等操作一键完成；
兼容 STL 标准规范，支持迭代器遍历，可配合算法库（sort、find 等）直接使用；
可存储任意数据类型，int、double、string、结构体、对象都能存放，通用性极强；
自动处理元素拷贝与析构，使用安全简单，大幅降低内存泄漏和越界风险

三、vector的使用

3.1 vector的初始化

名称	使用示例	功能说明
default（默认构造）	vector<int> v1;	无参构造
fill（填充构造）	vector<int> v2(5, 10);	5 个元素，每个都是 10
range（迭代器初始化）	vector<int> v4(src.begin() + 1, src.end() - 1)	用 [first, last) 区间元素构造
copy(拷贝构造)	vector<int> v6(v2);	复制v2

演示代码

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    // 1. 默认构造
    vector<int> v1;
    // v1 为空，size = 0

    // 2. 填充构造
    vector<int> v2(5, 10);
    // v2: 10 10 10 10 10

    // 3. 迭代器区间构造
    vector<int> v3(v2.begin(), v2.end());
    // v3: 10 10 10 10 10

    // 4. 拷贝构造
    vector<int> v4(v2);
    // v4: 10 10 10 10 10

    return 0;
}

3.2 vector类对象的容量操作

名称	使用示例	功能说明
size	v1.size()	获取 vector 中实际存储的元素个数
capacity	v1.capacity()	获取 vector 当前已分配的总容量大小
empty	v1.empty()	判断 vector 是否为空（size 是否为 0）
⭐resize	v1.reserve(10);	改变 vector 的 size（同时会初始化 / 销毁元素）
⭐reserve	v1.reserve(10);	改变 vector 的 capacity（仅开辟空间，不初始化元素）

注意：

++resize = 改元素个数（size），会创建 / 删除元素++

++reserve = 改容量大小（capacity），只开空间，不创建元素++

演示代码

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    // 1. 无参构造
    vector<int> v;
    cout << "元素个数：" << v.size() << endl;  // 元素个数：0

    // 2. 检查是否为空
    cout << "元素个数：" << v.empty() << endl; // 元素个数：1

    // 3. 预分配容量
    v.reserve(10);
    cout << "元素个数：" << v.size() << endl;  // 元素个数：0

    // 4. 改变元素数量
    v.resize(5);
    cout << "元素个数：" << v.size() << endl;  // 元素个数：5

    // 5. 查看容量
    cout << "元素个数：" << v.capacity() << endl; // 元素个数：10

    // 6. 再次改变数量
    v.resize(2);
    cout << "元素个数：" << v.size() << endl;  // 元素个数：2

    return 0;
}

3.3 vector类对象的访问及遍历操作

名称	使用示例	功能说明
operator[]	s[0]	返回 pos 位置的元素，const string 对象调用时返回 const char&
begin() end()	s.begin() s.end ()	begin() 获取指向第一个元素的迭代器；end() 获取指向最后一个元素下一个位置的迭代器
rbegin() rend()	s.rbegin () s.rend ()	rbegin() 获取指向最后一个元素的反向迭代器；rend() 获取指向第一个元素前一个位置的反向迭代器
范围 for（C++11）	for (char ch : s) {cout << ch;}	更简洁的遍历方式，底层等价于迭代器遍历

这里和string基本一样

代码演示

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

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

    // 1. operator[] 下标访问
    cout << v[0];       // 输出：10
    cout << v[2];       // 输出：30

    // 2. begin() end() 正向迭代器遍历
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
        cout << *it << " ";  // 输出：10 20 30 40 50 
    }

    // 3. rbegin() rend() 反向迭代器遍历
    for (auto rit = v.rbegin(); rit != v.rend(); ++rit) {
        cout << *rit << " ";  // 输出：50 40 30 20 10 
    }

    // 4. 范围for C++11遍历
    for (auto x : v) {
        cout << x << " ";     // 输出：10 20 30 40 50 
    }

    return 0;
}

3.4 vector类对象的修改操作

名称	使用示例	功能说明
push_back(val)（尾插元素）		最常用的添加元素方式，时间复杂度 O (1)（扩容时除外）
pop_back() （尾删元素）		直接删除最后一个元素，无返回值，时间复杂度 O (1)
find() （查找元素）		不是 vector 成员函数，而是 <algorithm> 库提供的通用算法
insert(pos, val)（中间插入）		在 pos 迭代器位置前插入元素插入后，后续元素会向后移动，时间复杂度 O (n)
erase(pos)（中间删除）		删除 pos 迭代器位置的元素删除后，后续元素会向前移动，时间复杂度 O (n)
swap(v2)（交换两个vector的数据）		底层只是交换内部指针，效率极高

演示代码

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::find
using namespace std;

int main() {
    // ---------------- 1. push_back 尾插 ----------------
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
    cout << "push_back后: ";
    for (int x : v) cout << x << " "; 
    // 输出：push_back后: 1 2 3 
    cout << endl;

    // ---------------- 2. pop_back 尾删 ----------------
    v.pop_back(); // 删除最后一个元素3
    cout << "pop_back后: ";
    for (int x : v) cout << x << " "; 
    // 输出：pop_back后: 1 2 
    cout << endl;

    // ---------------- 3. find 查找（非成员函数） ----------------
    // 查找元素2
    auto it = find(v.begin(), v.end(), 2);
    if (it != v.end()) {
        cout << "find找到元素: " << *it << endl; 
        // 输出：find找到元素: 2
    } else {
        cout << "find未找到元素" << endl;
    }

    // 查找不存在的元素99
    it = find(v.begin(), v.end(), 99);
    if (it != v.end()) {
        cout << "find找到元素: " << *it << endl;
    } else {
        cout << "find未找到元素99" << endl; 
        // 输出：find未找到元素99
    }

    // ---------------- 4. insert 在position之前插入val ----------------
    // 在开头插入0
    v.insert(v.begin(), 0);
    // 在第二个元素（下标1）前插入10
    v.insert(v.begin() + 1, 10);
    cout << "insert后: ";
    for (int x : v) cout << x << " "; 
    // 输出：insert后: 0 10 1 2 
    cout << endl;

    // ---------------- 5. erase 删除position位置的数据 ----------------
    // 删除下标1位置的元素10
    v.erase(v.begin() + 1);
    cout << "erase后: ";
    for (int x : v) cout << x << " "; 
    // 输出：erase后: 0 1 2 
    cout << endl;

    // ---------------- 6. swap 交换两个vector的数据空间 ----------------
    vector<int> v1 = {100, 200, 300};
    vector<int> v2 = {400, 500, 600};
    cout << "交换前v1: ";
    for (int x : v1) cout << x << " "; 
    cout << "\n交换前v2: ";
    for (int x : v2) cout << x << " "; 
    // 交换前v1: 100 200 300 
    // 交换前v2: 400 500 600 
    cout << endl;

    v1.swap(v2);
    cout << "交换后v1: ";
    for (int x : v1) cout << x << " "; 
    cout << "\n交换后v2: ";
    for (int x : v2) cout << x << " "; 
    // 交换后v1: 400 500 600 
    // 交换后v2: 100 200 300 
    cout << endl;

    return 0;
}