vector的介绍

 在C++中，vector是一个非常重要和常用的容器类型，它是标准模板库（Standard Template Library, STL）的一部分。简单来说，vector是一个能够存储任意类型元素的动态数组，其大小可以在运行时自动扩展或缩减。

vector的具体特性如下：

1. 动态数组： 与普通数组不同，vector可以根据需要动态地增加或减少元素，而不需要程序员手动管理内存。
2. 模板： vector是一个模板类，意味着它可以用来存储任意类型的对象。例如，vector用于存储整数，vector用于存储字符串。
3. 自动管理内存： vector自动管理其存储的元素的内存。当vector的容量不足以容纳更多元素时，它会自动重新分配内存空间以容纳新元素。
4. 随机访问： vector支持通过索引快速访问其元素（类似于数组），这意味着你可以直接通过下标来获取或修改任何位置的元素。

vector的使用

vector的构造

1. 默认构造函数：创建一个空的vector容器。

   std::vector<int> v;

2. 填充构造函数：创建一个具有特定大小的vector，可以指定元素的初始值。

std::vector<int> v(5, 10); // 创建一个包含5个元素的vector，每个元素的初始值都是10。

3. 范围构造函数：通过复制另一个容器或数组的元素范围来创建vector。

std::vector<ElementType> v(begin_iterator, end_iterator);


//例子：
std::vector<int> original = {1, 2, 3, 4, 5};
// 假设我们想从original中复制从第二个元素到第四个元素（2, 3, 4）

std::vector<int> subVector(original.begin() + 1, original.begin() + 4);
// subVector现在包含{2, 3, 4}

4. 拷贝构造函数： 通过复制另一个vector来创建一个新的vector。

std::vector<int> original(5, 10); // original是一个包含5个元素，每个元素值为10的vector。
std::vector<int> v(original); // 通过拷贝original创建一个新的vector v。

5. 初始化列表构造函数（C++11及之后版本）：允许使用初始化列表来创建vector。

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用初始化列表创建vector。

vector iterator 的使用

iterator begin();
iterator end();
const_iterator begin() const;
const_iterator end() const;

//iterator是typedef定义的一个指向T类型对象的指针，
//而const_iterator是一个指向const T类型对象的指针。

begin和end

begin(): 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator
end(): 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator。

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

int main()
{
	vector<int> v(10, 2);
	//正向迭代器遍历容器
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

rbegin和rend

rbegin(): 获取最后一个数据位置的reverse_iterator.
rend(): 获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

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

int main()
{
	vector<int> v(10, 2);
	//反向迭代器遍历容器
	vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
	while (rit != v.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

vector 空间增长问题

size和capacity

size_t size() const;
size_t capacity() const;

容量空间	接口说明
size	获取数据个数
capacity	获取容量大小

• 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。 vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
• 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。

	vector<int> v(10, 2);
	cout << v.size() << endl; //获取当前容器中的有效元素个数
	cout << v.capacity() << endl; //获取当前容器的最大容量

reserve和resize

void reserve(size_type new_cap);
void resize(size_type count, const value_type& value = value_type());

/*
在resize()中，const value_type& value = value_type() 是一个默认参数。
这个参数表示如果调用 resize() 函数时不提供第二个参数（即 value），
则默认使用 value_type() 构造一个新的元素来填充 std::vector 中的新增位置。

在这里，value_type 是 std::vector 存储的元素类型。
例如，如果 std::vector 存储的是 int 类型的元素，
那么 value_type 就是 int。默认构造一个 int 类型的对象会得到值为 0 的对象。
*/

容量空间	接口说明
resize	改变vector的size
reserve	改变vector的capacity

reserve规则：
 1、当所给值大于容器当前的capacity时，将capacity扩大到该值。
 2、当所给值小于容器当前的capacity时，什么也不做。

resize规则：
 1、当所给值大于容器当前的size时，将size扩大到该值，扩大的元素为第二个所给值，若未给出，则默认为0。
 2、当所给值小于容器当前的size时，将size缩小到该值。

vector<int> v(10, 2);
	cout << v.size() << endl; //10
	cout << v.capacity() << endl; //10
	v.reserve(20); //改变容器的capacity为20，size不变
	cout << v.size() << endl; //10
	cout << v.capacity() << endl; //20
	v.resize(15); //改变容器的size为15
	cout << v.size() << endl; //15
	cout << v.capacity() << endl; //20

empty

bool empty() const;

容量空间	接口说明
empty	判断是否为空

	vector<int> v(10, 2);
	cout << v.empty() << endl;

vector 增删查改

push_back和pop_back

void push_back(const T& value);
void pop_back();

通过push_back函数对容器进行尾插，pop_back函数对容器进行尾删。

insert和erase

// insert
iterator insert(iterator pos, const T& value); // 插入单个元素
void insert(iterator pos, size_type count, const T& value); // 插入多个相同值的元素

template<class InputIterator>
void insert(iterator pos, InputIterator first, InputIterator last); // 插入范围内的元素


//erase
iterator erase(iterator pos); // 删除单个元素
iterator erase(iterator first, iterator last); // 删除范围内的元素

通过insert函数可以在所给迭代器位置插入一个或多个元素，通过erase函数可以删除所给迭代器位置的元素，或删除所给迭代器区间内的所有元素（左闭右开）。

vector<int> v1;
	vector<int> v2{ 'a','b','c'};

	v1.insert(v1.begin(), 10);
	v1.insert(v1.begin(), v2.begin(), v2.end());

	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << ' ';
	}

find

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

first和last是迭代器，它们分别指向容器中要进行查找的范围的开始和结束。注意，范围包括first指向的元素，但不包括last指向的元素。
val是要查找的值。返回值是一个迭代器，指向在范围[first, last)中找到的第一个与val相等的元素。如果找不到这样的元素，则返回值等于last。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5, 6};

    auto it = std::find(vec.begin(), vec.end(), 5);

    if (it != vec.end()) {
        std::cout << "Found the number: " << *it << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Number not found." << std::endl;
    }

注意： find函数是在算法模块（algorithm）当中实现的，不是vector的成员函数。

swap

通过swap函数可以交换两个容器的数据空间，实现两个容器的交换。

	vector<int> v1(10, 1);
	vector<int> v2(10, 2);

	v1.swap(v2); //交换v1,v2的数据空间

元素访问

vector当中实现了 [ ] 操作符的重载，因此我们也可以通过“下标+[ ]”的方式对容器当中的元素进行访问。

vector<int> v(10, 1);
	//使用“下标+[]”的方式遍历容器
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;

vector 迭代器失效问题(重点)

迭代器失效问题举例

1. 插入（push_back, insert）：当向vector插入元素时，如果需要更多的内存空间以容纳新元素，vector可能会重新分配其内存以获得更大的容量。这种重新分配会使所有之前的迭代器、引用和指针失效。
2. 删除（erase, pop_back）：从vector中删除元素后，所有指向被删除元素之后元素的迭代器、引用和指针都将失效。
3. 缩减容量（shrink_to_fit, resize）：缩减vector的容量可能导致重新分配内存，从而使现有的迭代器、引用和指针失效。

插入元素导致的迭代器失效
问题：在vector中插入元素导致容器重新分配内存。

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    auto it = vec.begin() + 2; // 指向3
    vec.push_back(6); // 可能导致迭代器it失效，因为可能会重新分配内存

    // 使用失效的迭代器it访问元素
    // std::cout << *it << std::endl; // 未定义行为

    return 0;
}

删除元素导致的迭代器失效
问题：从vector中删除元素导致之后的迭代器失效。

	std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    auto it = vec.begin() + 3; // 指向4
    vec.erase(vec.begin() + 2); // 删除元素3，导致迭代器it失效

    // 使用失效的迭代器it访问元素
    // std::cout << *it << std::endl; // 未定义行为

缩减容量导致的迭代器失效
问题：使用shrink_to_fit或resize缩减vector容量导致的迭代器失效。

	std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    vec.reserve(100); // 预分配较大的内存空间
    auto it = vec.begin() + 2; // 指向3
    vec.shrink_to_fit(); // 缩减容量，可能导致迭代器it失效

    // 使用失效的迭代器it访问元素
    // std::cout << *it << std::endl; // 未定义行为

迭代器失效解决方法

插入元素导致的迭代器失效 -> 解决方法：重新获取迭代器。

// 在push_back后重新获取迭代器
it = vec.begin() + 2;
std::cout << *it << std::endl; // 正确访问

删除元素导致的迭代器失效 -> 解决方法：使用erase返回的迭代器。

// 使用erase返回的迭代器更新it
it = vec.erase(vec.begin() + 2); // 现在it指向4
std::cout << *it << std::endl; // 正确访问

缩减容量导致的迭代器失效 -> 解决方法：避免在需要保持迭代器有效时使用shrink_to_fit，或者在操作后重新获取迭代器。

// 在shrink_to_fit后重新获取迭代器
it = vec.begin() + 2;
std::cout << *it << std::endl; // 正确访问