C++入门---vector常用函数介绍及使用

news2024/10/2 14:22:53

vector的介绍

  1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
  2. 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。
  3. 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来增加存储空间。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，所以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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。

vector的使用

vector拷贝构造函数

函数名称为：

//vector使用了类模板，需要使用显示实例化
template < class T, class Alloc = allocator<T> > class vector; 
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); //使用拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);//使用迭代区间进行初始化构造

eg1：

void Testvector1()
{
	//无参构造
	vector<int> v1;
	//使用n个val进行初始化
	vector<int> v2(5, 1);
	//拷贝构造
	vector<int> v3(v2);
	//使用迭代区间进行初始化
	vector<int> v4(v3.begin(), v3.end());
}

代码调试的结果为：
在这里插入图片描述

vector迭代器

//正向迭代器
//可读写
iterator begin();//获取第一个数据位置的iterator
iterator end(); //获取最后一个数据的下一个位置iterator
的iterator
//只读不写
const_iterator begin() const;
const_iterator end() const;
//反向迭代器
//可读写
reverse_iterator rbegin();//获取最后一个数据位置的reverse_iterator
reverse_iterator rend();获取第一个数据前一个位置的
reverse_iterator
//只读不写
const_reverse_iterator rbegin() const;      
const_reverse_iterator rend() const;

eg：

void Testvector2()
{
	vector<int> v(5, 1);
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	//读取
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	//修改
	it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		(*it)++;
		it++;
	}
	//修改后读取
	it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}

代码运行的结果为：
在这里插入图片描述
vector迭代器为左闭右开区间：
在这里插入图片描述

vector 空间增长

vector的size、capacity、empty函数

函数名称为：

size_type size() const;//获取数据个数
size_type capacity() const;//获取容量大小
bool empty() const;//判断vector是否为空

eg1：

void Test2()
{
	vector<int> v(6, 1);
	printf("vector数据个数为:%d\n", v.size());
	printf("vector的存储容量为:%d\n", v.capacity());
	printf("vector是否为空判断:%d\n", v.empty());
}

代码运行的结果为：
在这里插入图片描述
eg2：

// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{
	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';
		}
	}
}

代码运行的结果为：
在这里插入图片描述

vector的resize函数

函数名称为：

void resize (size_type n, value_type val = value_type());//改变vector的

eg：

void Test3()
{
	vector<int> v;
	v.resize(10, 1);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

代码运行结果为：
在这里插入图片描述

vector的reserve函数

函数名称为：

//大小
void reserve (size_type n);//改变vector的capacity

eg：

// 如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够
// 就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了
void TestVectorExpandOP()
{
	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';
		}
	}
}

代码运行结果为：
在这里插入图片描述

  • ①capacity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。vector增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
  • ②reserve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，从而提高效率！
  • ③resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。

vector增删查改

vector的push_back、pop_back函数

函数名称为：

void push_back (const value_type& val);//尾插
void pop_back();//尾删

eg：

void Test4()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	printf("尾插后的结果为:>");
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	v.pop_back();
	v.pop_back();
	printf("尾删后的结果为:>");
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

代码运行结果为：
在这里插入图片描述

vector的operator[]函数

函数名称为：

//像数组一样访问
reference operator[] (size_type n);//可以读写
const_reference operator[] (size_type n) const;//只读不写

eg：

void Test5()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	for (int i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

代码运行结果为：
在这里插入图片描述

vector的insert、erase函数

函数名称为：

//在pos位置插入val
iterator insert (iterator pos, const value_type& val);
iterator erase (iterator pos);

eg：

void Test6()
{
	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;
	v.insert(v.begin(), 6);
	printf("使用insert头插后:\n");
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	v.erase(v.begin() + 2);
	printf("使用erase删除后:\n");
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

代码运行的结果为：
在这里插入图片描述

vector与算法关联

vector与算法的find函数结合使用：
函数名称为：

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

void Test7()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	printf("查找的结果:%d\n", *pos);
}

代码运行的结果为：
在这里插入图片描述
vector与算法的sort函数结合使用：
函数名称为：

template <class RandomAccessIterator, class Compare>
  void sort (RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp);
//使用类模板，编译器会自动识别类模板，comp不写默认sort排序为升序

eg：

void Test8()
{
	int a[] = { 16,2,77,29,3,33,43,3,2,3,3,2 };
	vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
	printf("排序前的结果为:\n");
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	printf("排升序的结果为:\n");
	sort(v.begin(), v.end(), less<int>());
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	printf("排降序的结果为:\n");
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

代码运行的结果为：
在这里插入图片描述

容器和算法通过迭代器配合进行使用。

总结

了解了string类、vector常用函数后，能不能使用vector<char>代替string类呢？

不能，①string类和vector<int>的主要区别是末尾是否有'\0'，vector的查改的情况需要自己考虑‘\0’的情况②string的接口可以插入一个字符串，或者一个string类对象，string类接口函数多，功能齐全。所以不能使用vector<int>代替string类。

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