C++_vector容器

其他 2020-04-24 11:11:12 阅读次数: 0

vector容器简介

  • vector是表示可变大小数组的序列容器。
  • 像数组一样，vector也采用连续存储空间存储元素，采用下标访问元素，但是他的大小是可以动态改变的，被容器自动处理。
  • vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组可能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。
  • 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。
  • 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，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lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。

vector容器使用

（1）构造函数

  • 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)：用迭代器进行初始化构造
#include<iostream>
#include<vector>

using namespace std;

int main()
{
	vector<int> first;//int型空vector
	vector<int> second(4, 100);//int型4个100的vector
	vector<int> third(second.begin(), second.end());//通过迭代器构造
	vector<int> fourth(third);//拷贝构造

	//迭代器初始化构造vector
	int myints[] = {1, 2, 3, 4};
	vector<int> fifth(myints, myints + sizeof(myints) / sizeof(int));
	for(vector<int>::iterator it = fifth.begin(); it != fifth.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;
	return 0;
}

（2）迭代器iterator

  • begin()+end()：获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
  • rbegin()+rend()：获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据的前一个位置的reverse_iterator
#include<iostream>
#include<vector>

using namespace std;

void PrintVector(const vector<int>& v)
{
	cout<<"const_iterator:";
	for(vector<int>::const_iterator cit = v.begin(); cit != v.end(); ++cit)
	{
		cout<<*cit<<" ";
	}
	cout<<endl;
}

int main()
{
	//构造空容器，插入数据
	vector<int> v;
	for(int i = 1; i < 10; ++i)
	{
		v.push_back(i);
	}

	//使用迭代器遍历打印
	cout<<"iterator:";
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;

	//使用迭代器修改
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		(*it) *= 2;
	}

	//使用反向迭代器遍历打印
	cout<<"reverse_iterator:";
	for(vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin(); rit != v.rend(); ++rit)
	{
		cout<<*rit<<" ";
	}
	cout<<endl;
	
	//const对象使用const迭代器遍历打印
	PrintVector(v);

	return 0;
}

（3）容量空间

用法与string类中一致，详见文章：string类常用接口

  • size()
  • capacity()
  • empty()
  • resize()
  • reserve()

注：capacity在vs下按1.5倍增长，在g++下按2倍增长。顺序表增容是根据具体需求定义的。

#include<iostream>
#include<vector>

using namespace std;

void testCapacity()
{
	vector<int> v;
	size_t sz = v.capacity();
	for(int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if(sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout<<"[testCapacity]capacity changed:"<<sz<<endl;
		}
	}
}

void testReserve()
{
	vector<int> v;
	size_t sz = v.capacity();
	v.reserve(100);
	for(int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if(sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout<<"[testReserve]capacity changed:"<<sz<<endl;
		}
	}
}

void testResize()
{
	vector<int> v;
	for(int i = 1; i < 10; ++i)
	{
		v.push_back(i);
	}
	cout<<"[testResize]size channged:"<<v.size()<<endl;
	v.resize(5);
	cout<<"[testResize]size channged:"<<v.size()<<endl;
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;
	v.resize(8, 100);
	cout<<"[testResize]size channged:"<<v.size()<<endl;
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;
	v.resize(12);
	cout<<"[testResize]size channged:"<<v.size()<<endl;
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;
}

int main()
{
	testCapacity();
	testReserve();
	testResize();
	return 0;
}

（4）增删查改

  • push_back(value_type val)：尾插
  • pop_back()：尾删
  • find(iterator begin, iterator end, value_type val)：查找（不是vector成员接口，属于算法模块实现）
  • insert(iterator pos, value_type val)：在pos之前插入val
  • erase(iterator pos)：删除pos数据
  • swap()：交换两个vector数据空间
  • operator[]：数组一样访问
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>

using namespace std;

void testPushPop()
{
	int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
	vector<int> v(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));

	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;

	for(int i = 8; i <= 12; ++i)
	{
		v.push_back(i);
	}
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;

	v.pop_back();
	v.pop_back();
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;
}

void testFindInsertErase()
{
	int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
	vector<int> v(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));

	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;

	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 4);
	v.insert(pos, 0);
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;

	pos = find(v.begin(), v.end(), 4);
	v.erase(pos);
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;
}

void testVisit()
{
	int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
	vector<int> v(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));
	
	for(int i = 0; i < v.size(); ++i)
	{
		cout<<v[i]<<" ";
	}
	cout<<endl;

	vector<int> tmp;
	tmp.swap(v);
	for(int i = 0; i < tmp.size(); ++i)
	{
		cout<<tmp[i]<<" ";
	}
	cout<<endl;

	for(auto x : tmp)
	{
		cout<<x<<" ";
	}
	cout<<endl;
}

int main()
{
	testPushPop();
	testFindInsertErase();
	testVisit();
	return 0;
}

（5）迭代器失效问题

insert/erase导致的迭代器失效

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>

using namespace std;

int main()
{
	int arr[] = {1, 2, 3, 4};
	vector<int> v(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));
	for(auto x : v)
	{
		cout<<x<<" ";
	}
	cout<<endl;

	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	v.erase(pos);
	cout<<*pos<<endl;//4
	//删除pos位置数据，pos迭代器失效，导致非法访问
	for(auto x : v)
	{
		cout<<x<<" ";
	}
	cout<<endl;

	pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	v.insert(pos, 30);
	cout<<*pos<<endl;//30
	//在pos位置插入数据，pos迭代器失效，导致非法访问
	//insert可能导致增容，而pos还指向原来的空间，而原来的空间已经释放
	for(auto x : v)
	{
		cout<<x<<" ";
	}
	cout<<endl;
	return 0;
}

常见的迭代器失效的解决

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>

using namespace std;

int main()
{
	int arr[] = {1, 2, 3, 4};
	vector<int> v(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));

	/*
	 * 本段程序会崩溃
	 * erase会导致it失效，对失效的迭代器进行++it，导致崩溃
	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
	{
		if(*it % 2 == 0)
		{
			v.erase(it);
		}
	}
	*/

	for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end();)
	{
		if(*it % 2 == 0)
		{
			it = v.erase(it);
		}
		else
		{
			++it;
		}
	}

	for(auto x : v)
	{
		cout<<x<<" ";
	}
	cout<<endl;

	return 0;
}
_NoBug_
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