C++ vector的用法与示例

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C++ Vector用法与示例

vector的数据安排与操作方式与array非常相似，两者唯一的差别在于空间的运用灵活性，Array 是静态空间，一旦配置了就不能改变，要换大一点或者小一点的空间，可以，一切琐碎得由自己来，首先配置一块新的空间，然后将旧空间的数据搬往新空间，再释放原来的空间。Vector 是动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。

下面是vector内部的结构图

 

        Vector 的实现技术，关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率，一旦vector 旧空间满了，如果客户每新增一个元素，vector 内部只是扩充一个元素的空间，实为不智，因为所谓的扩充空间(不论多大)，一如刚所说，是”配置新空间-数据移动-释空间”的大工程,时间成本很高，应该加入某种未雨绸缪的考虑，下面来看一个示例。

 

[code]#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
vector<int> v;

for(int i = 0; i < 5; i++)
{
v.push_back(i); /* 添加一个元素 */
cout<<v.capacity()<<endl; /* 打印容器的容量 */
}

return 0;
}

输出结果

 

 

 

 第1次添加元素时，容器容量增加1

第2次添加元素时，容器容量增加1

第3次添加元素时，容器容量增加2

第4次添加元素时，容器容量增加0

第5次添加元素时，容器容量增加8

由此可见，vector并不是每增加1个元素容量增加1，因为”配置新空间-数据移动-释空间”是一个非常费时的操作，vector内部实现了一种算法，每次添加元素都会增加相应的容量，并不是简单的增加1个元素容量增加1。

 

vector容器的迭代器支持（operaroe*, operator->, operator++, operator--, operator+, operator-, operator+=, operator-=,）这些操作，Vector支持随机存取，所以 vector 提供的是随机访问迭代器。（可以将迭代器理解为指针）

vector所谓动态增加大小，并不是在原空间之后续接新空间(因为无法保证原空间之后尚有可配置的空间)，而是一块更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，并释放原空间。因此，对 vector 的任何操作，一旦引起空间的重新配置，指向原 vector 的所有迭代器就都失效了，不可再操作原有的迭代器。

 

vector容器的API

1.1 vector构造函数

vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数

vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。

vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。

vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。

 

//例子 使用第二个构造函数 我们可以...

int arr[] = {2,3,4,1,9};

vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));

 

1.2 vector常用赋值操作

assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身。

vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符

swap(vec);// 将vec与本身的元素互换。

 

1.3 vector大小操作

size();//返回容器中元素的个数

empty();//判断容器是否为空

resize(int num);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

resize(int num, elem);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长>度的元素被删除。

capacity();//容器的容量

reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

 

 示例

[code]void test()
{
/* 赋值操作 */
int array[] = {2, 3, 4, 1, 9};
vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());

vector<int> v3(10, 100); /* 将10个数赋值为100 */

vector<int> v4;
v4.assign(v3.begin(), v3.end());

/* v4与v2交换 */
v4.swap(v2);

/* 判断容器是否为空 */
if (v4.empty())
cout << "v4空" << endl;
else
cout << "v4不空" << endl;

/* 更改容器的容量 */
v4.resize(10,-1); /* 容器变长，新增的元素值为-1 */
v4.resize(3); /* 容器变短，尾部的元素被删除 */
}

遍历容器

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

逆序遍历

[code]for (vector<int>::reverse_iterator it = v.rbegin(); it != v.rend();it++)
{
cout << *it << " ";
}

巧用swap来收缩vector的容量

 

[code]void test()
{
vector<int> v;

for(int i = 0; i < 10000; i++)
{
v.push_back(i);
}
cout<<"------------------------------";
cout<<"v的容量："<<v.capacity()<<endl;
cout << "v的大小" << v.size() << endl;

cout<<"------------------------------"<<endl;
cout<<"resize"<<endl;
v.resize(3);
cout << "v的容量" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小" << v.size() << endl;

cout<<"------------------------------"<<endl;
cout<<"swap"<<endl;
vector<int>(v).swap(v);
cout << "v的容量" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小" << v.size() << endl;
}

 

 

一开始添加10000个元素之后，v的容量到达了16384，大小为10000。

当使用resize后，v的容量不变，大小变为3，此时就造成了大量的空间浪费。

这里巧用了swap函数，收缩的v的容量。

下面解释一下这一段代码的意思

[code]vector<int>(v).swap(v);

 这段代码实则是定义了一个匿名变量，然后用v初始化，初始化的大小和容量为v的大小，之后和v发生交换，v的大小和容量就变成了这个匿名变量的大小和容量。

reserve的用法

 

reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

 

[code]/* 这段代码的意思是，100000个数据需要开辟多少次新空间 */
void test04()
{
vector<int>v;

int * p = NULL;
int num = 0;
for (int i = 0; i < 100000;i++)
{
v.push_back(i);
if (p!=&v[0])
{
p = &v[0];
num++;
}
}
cout << num << endl;
}

程序的输出结果是30次。

加入现在知道程序需要使用到100000个数，那么就可以使用reserve

[code]void test04()
{
vector<int>v;

v.reserve(100000); //预留出空间

int * p = NULL;
int num = 0;
for (int i = 0; i < 100000;i++)
{
v.push_back(i);
if (p!=&v[0])
{
p = &v[0];
num++;
}
}
cout << num << endl;
}

程序输出结果为1.

 

2.1 vector数据存取操作

at(int idx); //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range异常。

operator[];//返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错

front();//返回容器中第一个数据元素

back();//返回容器中最后一个数据元素

 

2.2 vector插入和删除操作

insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele.

push_back(ele); //尾部插入元素ele

pop_back();//删除最后一个元素

erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素

erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素

clear();//删除容器中所有元素2

 

 

[code]void test()
{
vector<int> v;

for(int i = 0; i < 5; i++)
{
v.push_back(i);
}

cout<<"front:"<<v.front()<<endl; /* 第一个元素：0 */
cout<<"back:"<<v.back()<<endl; /* 最后一个元素 */

v.insert(v.begin(), 2, 100); /* 参数1：迭代器 参数2：插入个数 参数3：插入数的值 */

v.pop_back(); /* 位删 */
v.erase(v.begin()); /* 删除元素 */
v.erase(v.begin(), v.end()); /* 删除一段区间 */
v.clear(); /* 删除全部元素 */
}