C++_STL之vector篇

news2025/4/1 12:51:42

一、vector的常见用法

        注：C++中若使用vector需包含头文件<vector>.

1.vector的构造函数

	int n = 10,ret=1;
	vector<int> nums(n,ret);	//n表示vector初始的容量 ret表示vector中初始化的值
	for (auto e : nums)
		cout << e << " ";

扩展：vector<type>可以放入任意类型

如vector<vector<int> >,vecotr<string>,vector<pair<int,int> >等，效果是一样的；

2.迭代器

在现在的大多数编译器中是支持vector使用迭代器的，如图所示

3.拷贝构造

        vector的拷贝构造具有很好的实用性，需要创建一个原数组的临时变量时，这个函数就极大减少了我们创建新vector进行赋值的时间，与此同时，我们还可以对其中一项vector进行赋值操作,如下面注释内容中v=nums（此处的 = 为我们的运算符重载）。

	int n = 4,m=5,ret=6;
	vector<vector<int>> nums(n,vector<int>(m,ret));	
    //n,m表示vector初始的容量 ret表示vector中初始化的值
	
	vector<vector<int> > v(nums);		//将nums内容拷贝到v上
	//常见写法vector<vector<int> > v；
	//v=nums;
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		for (int j = 0; j < m; j++)
		{
			cout << v[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;
	}

4.reserve(size_t n)函数

        reserve函数是一个预扩容函数，可以为vector对象重新扩容，从而提高了vector的性能，在后面的insert函数和push_back等函数中会用到reserve这个函数。

5.resize(size_t n, const T& val = T())

        resize的功能就是重置数组的大小。功能效果如图所示

6.push_back(const T& x)

        push_back的功能就是在vector后面插入一个数据x，vector长度会自动+1，capacity(容量)不足时会自动扩容（注：这里的扩容量不定，是由编译器内部实现决定的）。效果图如下：

7.pop_back()

        这个函数的功能就是删除vector中最后一项元素，vector长度-1。效果图如下:

8.[size_t pos]运算符重载

        该函数的功能是返回vector容器中pos位置元素的值（引用返回），因此这里我们就既可以查看pos位置的值也可以修改pos位置的值；效果图：

9.insert(iterator pos, const T& x)

        功能在pos位置（此处的pos为迭代器插入方式应为nums.insert(nums.begin()+pos,x) ）插入x值，由于每次插入一般都需移动vector时间成本高，所以在算法题中比较少见。（算法中常用push_back()）；用法如图所示：

10.erase(iterator pos)

        功能在pos位置（此处的pos为迭代器插入方式应为nums.erase(nums.begin()+pos) ）删除x值，由于每次删除一般都需移动vector时间成本高，所以在算法题中比较少见。（算法中常用pop_back()）；用法如图所示：

11.size()

        这个函数非常实用无论是在算法题上，还是在自己敲代码时实现某些功能时这个函数都很常见，功能就是得到vector的长度。效果图：

12.capacity()

        这个函数在做算法题时不怎么常用，但还是需要了解一下。显而易见，功能就是得到vector的容量大小。效果图：

二、vector的模拟实现

由STL库中可见，vector内部是由三个指针来实现的：

        _start所在位置为vector起始位置;

        _finish所在位置为vector长度终止位置及size+1处；

        _endofstorage所在位置为vector容量终止位置。

1.vector内部值初始化

namespace lwf 
{
	template <class T>
	class vector
	{
	public:
		typedefy T* iterator;
		typedefy const T* const_iterator;
	private:
		iterator _start = nullptr;
		iterator _finish = nullptr;
		iterator _endofstoage = nullptr;
	};
}

2.vector的构造函数

        vector(size_t n, const T& val = T())
		{
			resize(n, val);
		}

		vector(int n, const T& val = T())
		{
			resize(n, val);
		}

3.迭代器

		iterator begin()
		{
			return _start;
		}

		iterator end()
		{
			return _finish;
		}
        //const 迭代器
		const_iterator begin()const
		{
			return _start;
		}

		const_iterator end()const
		{
			return _finish;
		}
        //迭代器的实现
		template <class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				++first;
			}
		}

4.拷贝构造

		//拷贝构造
		vector(const vector<T>& v)
		{
			_start = new T[v.capacity()];
			for (size_t i = 0; i < v._size(); i++)
			{
				_start[i] = v._start[i];
			}
			_finish = _start + v.size();
			_endofstorage = _start + v.capacity();
		}

		void swap(vector<T> v)
		{
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finish, v._finish);
			std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
		}

		vector operator=(vector<T> v)
		{
			swap(v);

			return *this;
		}

5.reserve(size_t n)函数

		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				size_t sz = size();
				T* tmp = new T[n];
				if (_start)
				{
					for (size_t i = 0; i < size(); i++)
					{
						tmp[i] = _start[i];
					}
					delete[] _start;
				}
				_start = tmp;
				_finish = _start + sz;
				_endofstorage = _start + n;
			}
		}

6.resize(size_t n, const T& val = T())

		void resize(size_t n, const T& val = T())
		{
			if (n > size())
			{
				reserve(n);
				while (_finish != _start + n)
				{
					*_finish = val;
					++_finish;
				}
			}
			else
			{
				_finish = _start + n;
			}
		}

7.push_back(const T& x)

		void push_back(const T& x)
		{
			insert(end(), x);
		}

8.pop_back()

		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}

9.[size_t pos]运算符重载

		T& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}
        //const 类型
		const T& operator[](size_t pos)const
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}

10.insert(iterator pos, const T& x)

		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			assert(pos <= _finish && pos >= _start);
			if (_finish == _endofstorage)
			{
				size_t len = pos-_start;
				size_t newcapacity= capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
				reserve(newcapacity);

				//解决迭代器失效问题
				pos = _start + len;
			}

			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				--end;
			}
			*pos = x;
			++_finish;

			return pos;
		}

11.erase(iterator pos)

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _start && pos < _finish);
			iterator it = pos + 1;
			while (pos != _finish)
			{
				*(pos - 1) = *pos;
				++pos;
			}
			--_finish;

			return pos;
		}

12.size()

		size_t size()
		{
			return _finish - _start;
		}

13.capacity()

		size_t capacity()
		{
			return _endofstorage - _start;
		}

14.析构函数

		~vector()
		{
			if (_start)
			{
				delete[] _start;
				_start = _finish = _endofstorage = 0;
			}
		}

三、整体的实现

        整体的代码仅供参考，只是为了加强自己的记忆力和代码能力，从而个人实现了vector的一些基础的功能

#pragma once

#include <assert.h>

namespace lwf
{
	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;
		}

		size_t capacity()
		{
			return _endofstorage - _start;
		}

		size_t size()
		{
			return _finish - _start;
		}

		vector(size_t n, const T& val = T())
		{
			resize(n, val);
		}

		vector(int n, const T& val = T())
		{
			resize(n, val);
		}

		template <class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				++first;
			}
		}

		vector()
		{}
		//拷贝构造
		vector(const vector<T>& v)
		{
			_start = new T[v.capacity()];
			for (size_t i = 0; i < v._size(); i++)
			{
				_start[i] = v._start[i];
			}
			_finish = _start + v.size();
			_endofstorage = _start + v.capacity();
		}

		void swap(vector<T> v)
		{
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finish, v._finish);
			std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
		}

		vector operator=(vector<T> v)
		{
			swap(v);

			return *this;
		}

		~vector()
		{
			if (_start)
			{
				delete[] _start;
				_start = _finish = _endofstorage = 0;
			}
		}

		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				size_t sz = size();
				T* tmp = new T[n];
				if (_start)
				{
					for (size_t i = 0; i < size(); i++)
					{
						tmp[i] = _start[i];
					}
					delete[] _start;
				}
				_start = tmp;
				_finish = _start + sz;
				_endofstorage = _start + n;
			}
		}

		void resize(size_t n, const T& val = T())
		{
			if (n > size())
			{
				reserve(n);
				while (_finish != _start + n)
				{
					*_finish = val;
					++_finish;
				}
			}
			else
			{
				_finish = _start + n;
			}
		}

		void push_back(const T& x)
		{
			insert(end(), x);
		}

		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}

		T& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}

		const T& operator[](size_t pos)const
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}

		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			assert(pos <= _finish && pos >= _start);
			if (_finish == _endofstorage)
			{
				size_t len = pos-_start;
				size_t newcapacity= capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
				reserve(newcapacity);

				//解决迭代器失效问题
				pos = _start + len;
			}

			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				--end;
			}
			*pos = x;
			++_finish;

			return pos;
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _start && pos < _finish);
			iterator it = pos + 1;
			while (pos != _finish)
			{
				*(pos - 1) = *pos;
				++pos;
			}
			--_finish;

			return pos;
		}
	private:
		iterator _start = nullptr;
		iterator _finish = nullptr;
		iterator _endofstorage = nullptr;
	};
	
}

四、感言

        由于一些学业上的原因断更了半个学期，在这里感谢各位大佬和友友们的支持，不介意的话给我点个赞再走吧！

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