【c++】vector的使用

devtools/2024/11/14 20:51:36/

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朋友们大家好，我们本篇来到一个新的容器，vector的讲解和使用

目录

  • `1.vector简单介绍`
  • `2.vector的使用`
    • `2.1构造函数`
    • `2.2遍历vector`
    • `2.3对容量操作`
    • `2.4vector的增删查改`

1.vector简单介绍

在这里插入图片描述

vector是表示可变大小数组的序列容器

在这里插入图片描述

就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理

在这里插入图片描述

本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小

在这里插入图片描述

vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的

在这里插入图片描述

因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长

与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list统一的迭代器和引用更好

2.vector的使用

2.1构造函数

在这里插入图片描述

  1. Default constructor (default (1)):

    explicit vector (const allocator_type& alloc = allocator_type());

    这是 std::vector 的默认构造函数。它创建一个空的 vector 对象，不含有任何元素。可选参数 alloc 是一个分配器对象，用于指定内存分配模型（后面会学到）。explicit 关键字表示构造函数防止隐式转换或复制初始化。大多数时候，你可以简单地省略分配器，因为它有一个默认值。

  2. Fill constructor (fill (2)):

    explicit vector (size_type n, const value_type& val = value_type(),const allocator_type& alloc = allocator_type());

    这个构造函数创建了一个含有 n 个元素的 vector，每个元素都是 val 的复本（副本）。val 是可选的；如果不提供，则使用该类型的默认构造函数创建元素。同样，alloc 是可以省略的可选分配器。explicit 关键字仅在只提供了 n 参数的情况下有作用，当同时提供 n 和 val 时，可以使用复制初始化

  3. Range constructor (range (3)):

    template <class InputIterator>
vector (InputIterator first, InputIterator last,const allocator_type& alloc = allocator_type());

    这个构造函数使用两个迭代器 first 和 last，这两个迭代器指定了一个序列的范围，来创建 vector。这个范围包括从 first 到 last 之间的所有元素，但不包括 last 指向的元素。这个构造函数可以用于复制任何其他容器（如 list、deque、甚至是另一个 vector）中的元素。分配器 alloc 是可选的

  4. Copy constructor (copy (4)):

    vector (const vector& x);

    这是 std::vector 的拷贝构造函数。它创建了一个新的 vector 实例

简单示例：

vector <int> v1;
vector <int> v2(10, 1);
vector <int> v3(v2);
for (auto s : v2)
{cout << s << " ";
}
cout << endl;
for (auto s2 : v3)
{cout << s2 << " ";
}
cout << endl;

这里遍历与string类相似，后面我们再次讲解，结果如下：
在这里插入图片描述
🔥operator=

在这里插入图片描述

这个赋值重载就十分简单了

2.2遍历vector

🔥operator[ ]

vector <int> v1(10,1);for (size_t i=0;i<v1.size();i++)
{cout << v1[i] << " ";
}
cout << endl;

🔥迭代器iterator

在这里插入图片描述

vector <int> v1(10,1);
vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;

在这里插入图片描述
剩余的六种与上面的用法类似，我们不做过多讲解

2.3对容量操作

🔥size（）

获取数据个数，与string类相似

🔥capacity（）

获取容量大小

我们可以看一下vector的扩容机制：

size_t sz;
vector<int> v;
sz = v.capacity();
cout << "making v grow:\n";
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{v.push_back(i);if (sz != v.capacity()){sz = v.capacity();cout << "capacity changed: " << sz << '\n';}
}

结果如下:

making v grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 3
capacity changed: 4
capacity changed: 6
capacity changed: 9
capacity changed: 13
capacity changed: 19
capacity changed: 28
capacity changed: 42
capacity changed: 63
capacity changed: 94
capacity changed: 141

vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容

g++运行结果：linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容:

making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 4
capacity changed: 8
capacity changed: 16
capacity changed: 32
capacity changed: 64
capacity changed: 128

🔥reserve
在这里插入图片描述
用来预先开辟容量大小，来减少扩容次数：

vector<int> v;
size_t sz = v.capacity();
v.reserve(100); // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容
cout << "making bar grow:\n";
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{v.push_back(i);if (sz != v.capacity()){sz = v.capacity();cout << "capacity changed: " << sz << '\n';}
}

测试结果：
在这里插入图片描述
🔥resize

resize用来改变vector的size

在这里插入图片描述

  • 如果 n 小于当前容器size，则内容将减少到其前 n 个元素，删除超出（并销毁它们）的元素。

  • 如果 n 大于当前容器size，则通过在末尾插入所需数量的元素来扩展内容，以达到 n 的大小。如果指定了 val，则新元素将初始化为 val 的副本，否则，它们将进行值初始化。

  • 如果 n 也大于当前容器容量，则会自动重新分配分配的存储空间

vector<int> a;
a.resize(10, 1);
for (auto e : a)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

在这里插入图片描述
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

resize不会进行缩容，如果想要缩容，我们可以调用shrink_to_fit();

2.4vector的增删查改

在这里插入图片描述
🔥push_back

在这里插入图片描述
push_back使用很简单，直接尾插一个元素即可
🔥pop_back
在这里插入图片描述
直接删除尾部元素

使用示例：

vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
for (auto e : v)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;
v.pop_back();
for (auto e : v)
{cout << e << " ";
}

在这里插入图片描述
🔥find

注意，vector库中是没有find函数的，我们这里使用的是算法库中的find，其是包含在头文件<algorithm>中的

在这里插入图片描述

这个函数是非成员函数，被用来在一个序列中查找一个特定的值。

find 函数的声明：

template <class InputIterator, class T>
InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val);

这个函数的参数包括：

  • first 和 last 是输入迭代器（InputIterator），它们一起定义了一个序列的范围（即 [first, last)）。这个范围包括指向 first 元素的位置直到 last 位置但不包括 last 本身。find 函数在这个范围内查找 val。
  • val 是要查找的值。这个值需要跟序列中元素类型兼容。find 函数会使用元素类型的 operator== 来比较每个元素是否跟 val 相等

find 函数的行为是线性搜索；它从 first 索引开始，逐个比较每个元素直到 last 索引之前，查找一个等于 val 的元素。

返回值：

  • 如果找到，find 函数返回一个迭代器，指向第一个等于 val 的元素
  • 如果在 [first, last) 范围内没有找到 val，则返回 last，表示查找失败

🔥insert

在这里插入图片描述
std::vector 的 insert 方法用于在向量中的指定位置插入元素。这个方法有三种重载形式，以适应不同的插入需求：

  1. Single element (1):

    iterator insert (iterator position, const value_type& val);

    这个方法在向量中 position 指定的位置前插入一个 val 副本，并返回指向新插入元素的迭代器。如果 position 是向量的 end() 迭代器，则新元素被添加到向量的末尾。

    例子：

    std::vector<int> vec = {1, 2, 4, 5};
auto it = vec.insert(vec.begin() + 2, 3);
// 现在 vec = {1, 2, 3, 4, 5}

  2. Fill (2):

    void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);

    这个方法在 position 指定的位置前插入 n 个 val 副本。它不返回任何值。

    例子：

    std::vector<int> vec = {1, 2, 6, 7};
vec.insert(vec.begin() + 2, 3, 5);
// 现在 vec = {1, 2, 5, 5, 5, 6, 7}

  3. Range (3):

    template <class InputIterator>
void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);

    这个方法将位于 [first, last) 区间内的元素插入到 position 指定的位置前。这个范围包括 first，但不包括 last，即它是一个半开区间。这个方法也不返回任何值。

    例子：

    std::vector<int> vec1 = {1, 2, 9, 10};
std::vector<int> vec2 = {3, 4, 5, 6, 7, 8};
vec1.insert(vec1.begin() + 2, vec2.begin(), vec2.end());
// 现在 vec1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

也可以在指定元素前面插入：

vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;//vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);if (pos != v.end()){v.insert(pos, 30);}

在这里插入图片描述

🔥erase
在这里插入图片描述
这个迭代器可以删除指定位置，或者一个迭代器区间

vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);v.erase(v.begin()+2);

删除了3

注意，这里insert和erase传参均为迭代器

本篇内容到此结束！感谢大家阅读！！


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