C++存储数据结构之三vector

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ector简介
vector是STL中最常见的容器，它是一种顺序容器，支持随机访问。vector是一块连续分配的内存，从数据安排的角度来讲，和数组极其相似，不同的地方就是：数组是静态分配空间，一旦分配了空间的大小，就不可再改变了；而vector是动态分配空间，随着元素的不断插入，它会按照自身的一套机制不断扩充自身的容量。        vector的扩充机制：按照容器现在容量的一倍进行增长。vector容器分配的是一块连续的内存空间，每次容器的增长，并不是在原有连续的内存空间后再进行简单的叠加，而是重新申请一块更大的新内存，并把现有容器中的元素逐个复制过去，然后销毁旧的内存。这时原有指向旧内存空间的迭代器已经失效，所以当操作容器时，迭代器要及时更新。
vector的数据结构
vector数据结构，采用的是连续的线性空间，属于线性存储。他采用3个迭代器_First、_Last、_End来指向分配来的线性空间的不同范围，下面是声明3个迭代器变量的源代码。template<class _Ty, class _A= allocator< _Ty> >

class vector{

...

protected:

iterator _First, _Last, _End;

};

_First指向使用空间的头部，_Last指向使用空间大小（size）的尾部，_End指向使用空间容量（capacity）的尾部。例如：

int data[6]={3,5,7,9,2,4};

vector<int> vdata(data, data+6);

vdata.push_back(6);

...

vector初始化时，申请的空间大小为6，存放下了data中的6个元素。当向vdata中插入第7个元素“6”时，vector利用自己的扩充机制重新申请空间，数据存放结构如图1所示：图1 扩充后的vector内存结构 简单描述一下。当插入第7个元素“6”时，vector发现自己的空间不够了，于是申请新的大小为12的内存空间（自增一倍），并将前面已有数据复制到新空间的前部，然后插入第7个元素。此时_Last迭代器指向最后一个有效元素，而_End迭代器指向vector的最后有效空间位置。我们利用vector的成员函数size可以获得当前vector的大小，此时为7；利用capacity成员函数获取当前vector的容量，此时为12。

vector容器类型

vector容器是一个模板类，可以存放任何类型的对象（但必须是同一类对象）。vector对象可以在运行时高效地添加元素，并且vector中元素是连续存储的。vector的构造函数原型：template<typename T>explicit vector(); // 默认构造函数，vector对象为空explicit vector(size_type n, const T& v = T()); // 创建有n个元素的vector对象vector(const vector& x);vector(const_iterator first, const_iterator last);注：vector容器内存放的所有对象都是经过初始化的。如果没有指定存储对象的初始值，那么对于内置类型将用0初始化，对于类类型将调用其默认构造函数进行初始化（如果有其它构造函数而没有默认构造函数，那么此时必须提供元素初始值才能放入容器中）。举例：vector<string> v1; // 创建空容器，其对象类型为string类vector<string> v2(10); // 创建有10个具有初始值（即空串）的string类对象的容器vector<string> v3(5, "hello"); // 创建有5个值为“hello”的string类对象的容器vector<string> v4(v3.begin(), v3.end()); // v4是与v3相同的容器（完全复制）vector的操作（下面的函数都是成员函数）bool empty() const; // 如果为容器为空，返回true；否则返回falsesize_type max_size() const; // 返回容器能容纳的最大元素个数size_type size() const; // 返回容器中元素个数size_type capacity() const; // 容器能够存储的元素个数，有：capacity() >= size()void reserve(size_type n); // 确保capacity() >= nvoid resize(size_type n, T x = T()); // 确保返回后，有：size() == n；如果之前size()<n，那么用元素x的值补全。reference front(); // 返回容器中第一个元素的引用（容器必须非空）const_reference front() const;reference back(); // 返回容器中最后一个元素的引用（容器必须非空）const_reference back() const;reference operator[](size_type pos); // 返回下标为pos的元素的引用（下标从0开始；如果下标不正确，则属于未定义行为。const_reference operator[](size_type pos) const;reference at(size_type pos); // 返回下标为pos的元素的引用；如果下标不正确，则抛出异常out_of_rangeconst_reference at(size_type pos) const;void push_back(const T& x); // 向容器末尾添加一个元素void pop_back(); // 弹出容器中最后一个元素（容器必须非空）// 注：下面的插入和删除操作将发生元素的移动（为了保持连续存储的性质），所以之前的迭代器可能失效iterator insert(iterator it, const T& x = T()); // 在插入点元素之前插入元素（或者说在插入点插入元素）void insert(iterator it, size_type n, const T& x); // 注意迭代器可能不再有效（可能重新分配空间）void insert(iterator it, const_iterator first, const_iterator last);iterator erase(iterator it); // 删除指定元素，并返回删除元素后一个元素的位置（如果无元素，返回end()）iterator erase(iterator first, iterator last); // 注意：删除元素后，删除点之后的元素对应的迭代器不再有效。void clear() const; // 清空容器，相当于调用erase( begin(), end())void assign(size_type n, const T& x = T()); // 赋值，用指定元素序列替换容器内所有元素void assign(const_iterator first, const_iterator last);const_iterator begin() const; // 迭代序列iterator begin();const_iterator end() const;iterator end();const_reverse_iterator rbegin() const;reverse_iterator rbegin();const_reverse_iterator rend() const;reverse_iterator rend();vector对象的比较（非成员函数）针对vector对象的比较有六个比较运算符：operator==、operator!=、operator<、operator<=、operator>、operator>=。其中，对于operator==和operator!=，如果vector对象拥有相同的元素个数，并且对应位置的元素全部相等，则两个vector对象相等；否则不等。对于operator<、operator<=、operator>、operator>=，采用字典排序策略比较。注：其实只需要实现operator==和operator!=就可以了，其它可以根据这两个实现。因为，operator!= (lhs, rhs) 就是 !(lhs == rhs)，operator<=(lhs, rhs) 就是 !(rhs < lhs)，operator>(lhs, rhs) 就是 (rhs < lhs)，operator>=（lhs, rhs) 就是 !(lhs, rhs)。vector类的迭代器vector类的迭代器除了支持通用的前缀自增运算符外，还支持算术运算：it + n、it - n、it2 - it1。注意it2 - it1返回值为difference_type（signed类型）。注意，任何改变容器大小的操作都可能造成以前的迭代器失效。应用示例

1.vector 的数据的存入和输出：#include<stdio.h>#include<vector>#include <iostream>using namespace std;void main(){int i = 0;vector<int> v;for( i = 0; i < 10; i++ ){v.push_back( i );//把元素一个一个存入到vector中}for( i = 0; i < v.size(); i++ )//v.size() 表示vector存入元素的个数{cout << v[ i ] << " "; //把每个元素显示出来}cout << endl;}注：你也可以用v.begin()和v.end() 来得到vector开始的和结束的元素地址的指针位置。你也可以这样做：vector<int>::iterator iter;for( iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++ ){cout << *iter << endl;}2. 对于二维vector的定义。1)定义一个10个vector元素，并对每个vector符值1-10。#include<stdio.h>#include<vector>#include <iostream>using namespace std;void main(){int i = 0, j = 0;//定义一个二维的动态数组，有10行，每一行是一个用一个vector存储这一行的数据。所以每一行的长度是可以变化的。之所以用到vector<int>(0)是对vector初始化，否则不能对vector存入元素。vector< vector<int> > Array( 10, vector<int>(0) );for( j = 0; j < 10; j++ ){for ( i = 0; i < 9; i++ ){Array[ j ].push_back( i );}}for( j = 0; j < 10; j++ ){for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ ){cout << Array[ j ][ i ] << " ";}cout<< endl;}}2)定义一个行列都是变化的数组。#include<stdio.h>#include<vector>#include <iostream>using namespace std;void main(){int i = 0, j = 0;vector< vector<int> > Array;vector< int > line;for( j = 0; j < 10; j++ ){Array.push_back( line );//要对每一个vector初始化，否则不能存入元素。for ( i = 0; i < 9; i++ ){Array[ j ].push_back( i );}}for( j = 0; j < 10; j++ ){for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ ){cout << Array[ j ][ i ] << " ";}cout<< endl;}}3.综合一点的例子。 #include <iostream>#include <cassert>#include <vector>using namespace std;int main(){vector<int> v(5, 1);vector<int> v2(v.begin(), v.end());assert(v == v2);cout<<"> Before operation"<<endl;for(vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it < v.end(); ++it)cout<<*it<<endl;//v.insert(v.begin() + 3, 4, 2);v.insert(v.begin() + 3, 1, 2);v.insert(v.begin() + 4, 1, 3); v.insert(v.begin() + 5, 1, 4); v.insert(v.begin() + 6, 1, 5); cout<<"> After insert"<<endl;for(vector<int>::size_type i = 0; i < v.size(); ++i)cout<<v[i]<<endl;vector<int>::iterator it1 = v.erase(v.begin() + 3, v.begin() + 6);//删除的是第4，5，6三个元素assert(*it1 == 5);cout<<"> After erase"<<endl;for(vector<int>::size_type j = 0; j != v.size(); ++j)cout<<v[j]<<endl;assert(v.begin() + v.size() == v.end());assert(v.end() - v.size() == v.begin());assert(v.begin() - v.end() == -vector<string>::difference_type(v.size()));return 0;}

程序说明：上面第3个程序中用了三个循环输出容器中的元素，每个循环的遍历方式是不一样的。特别需要说明的是，第二个循环在条件判断中使用了size() 函数，而不是在循环之前先保存在变量中再使用。之所以这样做，有两个原因：其一，如果将来在修改程序时，在循环中修改了容器元素个数，这个循环仍然能很好 地工作，而如果先保存size()函数值就不正确了；其二，由于这些小函数（其实现只需要一条返回语句）基本上都被声明为inline，所以不需要考虑效率问题。附录1

vector是一个标准库中的容器，使用时需要包含#include <vector>头文件。

vector是一个类模板而不是一种数据类型，对它的定义，需要指定类型。vector(向量)是 C++中的一种数据结构,确切的说是一个类.它相当于一个动态的数组,当程序员无法知道自己需要的数组的规模多大时,用其来解决问题可以达到最大节约空间的目的.1、vector对象的定义和初始化vector类定义了好几种构造函数，并且与string类型相类似，如下所示：

操作调用方式	操作说明
Vector<T> v1;	Vector保存类型为T的对象。默认构造函数v1为空
Vector<T> v2(v1);	V2是v1的一个副本
Vector<T> v3(n , i);	V3包含n个值为i的元素
Vector<T> v4(n);	V4含有值初始化的元素的n个副本

注：对C++的容器来说，动态添加元素的效率，要比直接静态初始化元素的效率高例1.1 :声明一个int向量以替代一维的数组:vector <int> a;(等于声明了一个int数组a[],大小没有指定,可以动态的向里面添加删除)。例1.2: 用vector代替二维数组.其实只要声明一个一维数组向量即可,而一个数组的名字其实代表的是它的首地址,所以只要声明一个地址的向量即可,即:vector <int *> a.同理想用向量代替三维数组也是一样,vector<int**>a;再往上面依此类推.备注:在用vector的过程中我碰到了一个问题,特此列出讨论:1)vector <int > a;int b = 5;a.push_back(b);此时若对b另外赋值时不会影响a[0]的值2)vector <int*> a;int *b;b= new int[4];b[0]=0;b[1]=1;b[2]=2;a.push_back(b);delete b; //释放b的地址空间for(int i=0 ; i <3 ; i++){cout<<a[0][i]<<endl;}此时输出的值并不是一开始b数组初始化的值,而是一些无法预计的值.分析:根据1) 2)的结果,可以想到,在1)中, 往a向量中压入的是b的值,即a[0]=b,此时a[0]和b是存储在两个不同的地址中的.因此改变b的值不会影响a[0];而在2)中,因为是把一个地址(指针)压入向量a,即a[0]=b,因此释放了b的地址也就释放了a[0]的地址,因此a[0]数组中存放的数值也就不得而知了.2、vector对象的操作vector标准库提供了许多类似于string对象的操作，如下所示是一部分：

操作调用方式	操作说明
v.empty()	判断v是否为空
v.size()	返回v中元素的个数
v.push_back(t)	向v的末尾添加一个元素
V	返回v中位置为n的元素
V1 = v2	把v1中元素替换为v2中元素副本
V1==v2	判断是否相等
!=, <, <=, >, >=	直接用于vector对象的相互比较

1.push_back 在数组的最后添加一个数据2.pop_back 去掉数组的最后一个数据3.at 得到编号位置的数据4.begin 得到数组头的指针5.end 得到数组的最后一个单元+1的指针6．front 得到数组头的引用7.back 得到数组的最后一个单元的引用8.max_size 得到vector最大可以是多大9.capacity 当前vector分配的大小10.size 当前使用数据的大小11.resize 改变当前使用数据的大小，如果它比当前使用的大，者填充默认值12.reserve 改变当前vecotr所分配空间的大小13.erase 删除指针指向的数据项14.clear 清空当前的vector15.rbegin 将vector反转后的开始指针返回(其实就是原来的end-1)16.rend 将vector反转构的结束指针返回(其实就是原来的begin-1)17.empty 判断vector是否为空18.swap 与另一个vector交换数据注，以下是一些需要注意的地方Ø vector和string一样，长度、下标等类型是size_type，但是vector获取size_type时，需要指定类型，如vector<int>::size_type这样的方式Ø vector的下标操作，例如v[i]，只能用于操作已经存在的元素，可以进行覆盖、获取等，但是不能通过v[i++]这种方式来给一个vector容器添加元素，该功能需要用push_back操作完成，下标不具备该功能Ø C++程序员习惯优先使用！=而不是<来编写循环判断条件附录2

C++vector 排序

C++中当 vector 中的数据类型为基本类型时我们调用std::sort函数很容易实现 vector中数据成员的升序和降序排序，然而当vector中的数据类型为自定义结构体类型时，我们该怎样实现升序与降序排列呢？有两种方法，下面的例子能很好的说明： 方法1：我们直接来看代码吧，比较简单，容易理解：#include “stdafx.h”#include <vector>#include <algorithm>#include <functional>using namespace std;struct AssessTypeInfo{unsigned int m_uiType; //类型IDchar m_szName[64]; //类型名称unsigned int m_uiTotal; //总分数bool operator < (const AssessTypeInfo& rhs ) const //升序排序时必须写的函数{return m_uiType < rhs.m_uiType;}bool operator > (const AssessTypeInfo& rhs ) const //降序排序时必须写的函数{return m_uiType > rhs.m_uiType;}}int main(){vector<AssessTypeInfo > ctn ;AssessTypeInfo a1;a1.m_uiType=1;AssessTypeInfo a2;a2.m_uiType=2;AssessTypeInfo a3;a3.m_uiType=3;ctn.push_back(a1);ctn.push_back(a2);ctn.push_back(a3);//升序排序sort(ctn.begin(), ctn.end(),less<AssessTypeInfo>()) ; //或者sort(ctn.begin(), ctn.end()) 默认情况为升序for ( int i=0; i<3; i++ )printf(”%d\n”,ctn[i].m_uiType);//降序排序sort(ctn.begin(), ctn.end(),greater<AssessTypeInfo>()) ;for ( int i=0; i<3; i++ )printf(”%d\n”,ctn[i].m_uiType);return 0 ;}以上方法就可以实现升序排序，输出结果为 1 2 3降序排序结果3 2 1。方法2 ： 不修改结构体或类的定义部分，我们用函数对象来实现：#include “stdafx.h”#include <vector>#include <algorithm>#include <functional>using namespace std;struct AssessTypeInfo{unsigned int m_uiType; //类型IDchar m_szName[64]; //类型名称unsigned int m_uiTotal; //总分数};bool lessmark(const AssessTypeInfo& s1,const AssessTypeInfo& s2){return s1.m_uiType < s2.m_uiType;}bool greatermark(const AssessTypeInfo& s1,const AssessTypeInfo& s2){return s1.m_uiType > s2.m_uiType;}int main(){vector<AssessTypeInfo > ctn ;AssessTypeInfo a1;a1.m_uiType=1;AssessTypeInfo a2;a2.m_uiType=2;AssessTypeInfo a3;a3.m_uiType=3;ctn.push_back(a1);ctn.push_back(a2);ctn.push_back(a3);sort(ctn.begin(), ctn.end(),lessmark) ; //升序排序for ( int i=0; i<3; i++ )printf(”%d\n”,ctn[i].m_uiType);sort(ctn.begin(), ctn.end(),greatermark) ; //降序排序return 0 ;}以上方法就可以实现升序排序，输出结果为 1 2 3降序排序结果3 2 1。方法2是一种比较简单的方法。以上两种方法您可根据您自己的需求选择，并且以上两种方法在VC++6.0环境下编译通过，也是自己在实践过程中的总结，如有不妥的地方，欢迎您指出，至于为什么这样使用，请参考 stl算法中sort 部分。(6)C++ Vector排序

vector< int > vi ;vi.push_back(1);vi.push_back(3);vi.push_back(0);sort(vi.begin() , vi.end()); /// /小到大reverse(vi.begin(),vi.end()) /// 从大道小

(7)顺序访问

vector < int > vi ;for( int i = 0 ; i < 10 ; i ++){vector.push_back(i);}for(int i = 0 ; i < 10 ; i ++) /// 第一种调用方法{cout <<vector[i] <<" " ;}for(vector<int>::iterator it = vi.begin() ;it !=vi.end() ; it++) ///第二种调用方法{cout << *it << " " ;}

(8)寻找

vector < int > vi ;for( int i = 0 ; i < 10 ; i ++){vector.push_back(i);}vector < int >::interator it = find(vi.begin() , vi.end,3) ;cout << *it << endl ; ///返回容器内找到值的位置。

(9)使用数组对C++ Vector进行初始化

int i[10] ={1,2,3,4,5,6,7,78,8} ;///第一种vector<int> vi(i+1,i+3); ///从第2个元素到第三个元素for(vector <int>::interator it = vi.begin() ;it != vi.end() ; it++){cout << *it <<" " ;}

(10) 结构体类型

struct temp{public :string str ;public :int id ;}tmpint main(){vector <temp> t ;temp w1 ;w1.str = "Hellowor" ;w1.id = 1 ;t.push_back(t1);cout << w1.str << "," <<w1.id <<endl ;return 0 ;}