『C++』vector容器的简单介绍
vector简单介绍
看到英文不要慌,翻译在下面(O(∩_∩)O哈哈~):
- vector是表示可变大小数组的序列容器。
- 就像数组一样,vector采用的也是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。
- 本质讲,vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入的时候,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。
- 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。
- 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。
- 与其他动态序列容器相比(deques、lists and forward_lists),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。对于其他不在末尾的删除和插入操作,效率很低。比起lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。
vector的使用
vector的定义
构造函数 | 功能说明 |
---|---|
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); | 拷贝构造。 |
vector(InputIterator first, InputIterator last); | 使用迭代器进行初始化构造。 |
代码演示
std::vector<int> v1;
std::vector<int> v2(3, 33);
std::vector<int> v3(v2.begin(), v2.end());
std::vector<int> v4(v3);
vector iterator的使用
iterator | 功能说明 |
---|---|
begin(); | 获取第一个数据位置的iterator。 |
end(); | 获取最后一个数据的下一个位置的iterator。 |
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。 |
cbegin(); | 获取第一个数据位置的const_iterator。 |
cend(); | 获取最后一个数据的下一个位置的const_iterator。 |
代码演示
#include <iostream>
#include <vector>
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;
const int n = 10;
void Display(const vector<int>& v){
vector<int>::const_iterator cit = v.begin();
while(cit != v.end()){
cout << *cit << " ";
++cit;
}
cout << endl;
}
int main(){
vector<int> v;
for(int i = 0; i < n; ++i){
v.push_back(i);
}
vector<int>::iterator it = v.begin();
while(it != v.end()){
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
while(rit != v.rend()){
cout << *rit << " ";
++rit;
}
cout << endl;
Display(v);
return 0;
}
[[email protected] vector]$ make
g++ iterator.cc -o iterator
[[email protected] vector]$ ./iterator
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
vector空间相关接口
接口 | 功能说明 |
---|---|
size(); | 获取数据个数。 |
capacity(); | 获取容量大小。 |
empty(); | 判断是否为空。 |
void resize(size_type n, value_type val = value_type()); | 调整vector的size。 |
void reserve(size_type n); | 调整vector的capacity。 |
代码演示
增容问题
- capacity的代码在vs和g++下分别运行可以发现,vs下capacity是按1.5倍增长的,g++是按2倍增长的。不要固化的认为顺序表增容都是两倍的,具体增长多少要看需求。
- reserve只负责开辟空间,如果确定知道需要多少空间,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。
#include <iostream>
#include <vector>
using std::cout;
using std::endl;
void reserveTest(){
std::vector<int> v;
cout << "reserve: " << endl;
v.reserve(100);
cout << "The vector: " << endl;
for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i){
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
size_t c = v.capacity();
cout << "origin capacity: " << c << endl;
for(int i = 0; i < 100; ++i){
v.push_back(i);
if(c != v.capacity()){
c = v.capacity();
cout << "capacity changed: " << c << endl;
}
}
cout << endl;
}
void resizeTest(){
std::vector<int> v;
cout << "resize: " << endl;
v.resize(100);
cout << "The vector: " << endl;
for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i){
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
size_t c = v.capacity();
cout << "origin capacity: " << c << endl;
for(int i = 0; i < 100; ++i){
v.push_back(i);
if(c != v.capacity()){
c = v.capacity();
cout << "capacity changed: " << c << endl;
}
}
}
int main(){
reserveTest();
resizeTest();
return 0;
}
[[email protected] vector]$ make
g++ capacity.cc -o capacity
[[email protected] vector]$ ./capacity
reserve:
The vector:
origin capacity: 100
resize:
The vector:
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
origin capacity: 100
capacity changed: 200
vector增删改查
接口 | 功能说明 |
---|---|
void push_back(const value_type& val); | 尾插。 |
void pop_back(); | 尾删。 |
InputIterator find(InputIterator first, InputIterator last, const T& val);; | 查找(注意这个是算法模块实现,不是vector的成员接口)。 |
iterator insert(iterator position, const value_type& val); | 在position之前插入val。 |
iterator erase(iterator position); | 删除position位置的数据。 |
void swap(vector& x); | 交换两个vector的数据空间。 |
reference operator[](size_type n); | 向数组一样访问。 |
代码演示
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using std::cout;
using std::endl;
static void Display(const std::vector<int>& v){
cout << "v: ";
for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i){
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
}
void push_pop_back(){
cout << "push_back() pop_back(): " << endl;
std::vector<int> v;
Display(v);
for(int i = 0; i < 10; ++i){
v.push_back(i);
}
Display(v);
for(int i = 0; i < 5; ++i){
v.pop_back();
}
Display(v);
cout << endl;
}
void find_insert_erase(){
cout << "find() insert() erase(): " << endl;
std::vector<int> v;
for(int i = 0; i < 5; ++i){
v.push_back(i);
}
Display(v);
std::vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
v.insert(pos, 30);
Display(v);
pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
v.erase(pos);
Display(v);
cout << endl;
}
void swap_index_visit(){
cout << "[] swap: " << endl;
std::vector<int> v1, v2;
for(int i = 1; i < 6; ++i){
v1.push_back(i * 1);
v2.push_back(i * 2);
}
cout << "before swap: " << endl;
cout << "v1: ";
for(size_t i = 0; i < v1.size(); ++i){
cout << v1[i] << " ";
}
cout << endl;
cout << "v2: ";
for(size_t i = 0; i < v2.size(); ++i){
cout << v2[i] << " ";
}
cout << endl;
cout << "after swap: " << endl;
v1.swap(v2);
cout << "v1: ";
for(size_t i = 0; i < v1.size(); ++i){
cout << v1[i] << " ";
}
cout << endl;
cout << "v2: ";
for(size_t i = 0; i < v2.size(); ++i){
cout << v2[i] << " ";
}
cout << endl;
cout << endl;
}
int main(){
push_pop_back();
find_insert_erase();
swap_index_visit();
return 0;
}
[[email protected] vector]$ make
g++ modify.cc -o modify
[[email protected] vector]$ ./modify
push_back() pop_back():
v:
v: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
v: 0 1 2 3 4
find() insert() erase():
v: 0 1 2 3 4
v: 0 1 2 30 3 4
v: 0 1 2 30 4
[] swap:
before swap:
v1: 1 2 3 4 5
v2: 2 4 6 8 10
after swap:
v1: 2 4 6 8 10
v2: 1 2 3 4 5
vector迭代器失效问题
删除元素导致的迭代器失效
插入元素导致的迭代器失效问题
原因:insert导致容器增容,增容之后,原空间被释放,而pos还指向原空间。
常见的迭代器失效场景
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using std::cout;
using std::endl;
void invalidIteratorTest(){
std::vector<int> v;
for(int i = 1; i < 5; ++i){
v.push_back(i);
}
std::vector<int>::iterator it = v.begin();
while(it != v.end()){
if(*it % 2 == 0){
v.erase(it);
}
++it;
}
}
int main(){
invalidIteratorTest();
return 0;
}
[[email protected] vector]$ make
g++ iterator_invalid.cc -o iterator_invalid
[[email protected] vector]$ ./iterator_invalid
Segmentation fault
原因:对失效的迭代器进行++,导致程序崩溃。
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using std::cout;
using std::endl;
void invalidIteratorTest(){
std::vector<int> v;
for(int i = 1; i < 5; ++i){
v.push_back(i);
}
cout << "v: ";
for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i){
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
std::vector<int>::iterator it = v.begin();
while(it != v.end()){
if(*it % 2 == 0){
it = v.erase(it);
}
else{
++it;
}
}
cout << "v: ";
for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i){
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
}
int main(){
invalidIteratorTest();
return 0;
}
[[email protected] vector]$ make
g++ iterator_invalid.cc -o iterator_invalid
[[email protected] vector]$ ./iterator_invalid
v: 1 2 3 4
v: 1 3
注意:it = v.erase(it);
erase会返回删除位置的下一个位置。
注意:这里只是部分接口的介绍,更多详细的接口,可以去下面的网站查询。
vector接口查询
整理不易,如有帮助,感谢支持。