C++ Vector
c++ vector
简介
vector 是顺序容器的一种，vector 是可变长的动态数组（可存放任意类型），支持随机访问迭代器。所有 STL 算法都能对 vector 进行操作，要使用 vector，需要包含头文件 vector
优点
因其拥有一段连续的内存空间，能非常好的支持随即存取，即[]操作符。
根据下标随机访问某个元素的时间是常数，在尾部添加一个元素的时间大多情况下也是常数，总体来说速度很快
缺点
若要表示的向量长度较长（需要为向量内部保存很多数），容易导致内存泄漏，而且效率会很低
在中间插入或删除元素时，因为要移动多个元素，因此速度较慢，平均花费的时间和容器中的元素个数成正比
函数列表
Constructors 构造函数
Operators 对vector中的元素赋值或比较
assign() // 对vector中的元素赋值
at() // 返回指定元素的位置
back() // 返回最后一个元素
begin() // 返回第一个元素的迭代器
capacity() // 返回vector所能容纳的元素数量（在不重新分配内存的情况下）
clear() // 清空所有元素
empty() // 判断vector是否为空（空返回true）
end() // 返回最末元素的迭代器（实指向最末元素的下一个位置）
erase() // 删除指定元素
front() // 返回第一个元素
get_allocator() // 返回vector的内存分配器
insert() // 插入元素到vector中
max_size() // 返回vector所能容纳元素的最大数量（上限）
pop_back() // 移除最后一个元素
push_back() // 在vector最后添加一个元素
rbegin() // 返回vector尾部的逆迭代器
rend() // 返回vector起始的逆迭代器
reserve() // 设置vector最小的元素容纳数量
resize() // 改变vector元素数量的大小
size() // 返回vector元素数量的大小
seap() // 交换两个vector
函数详解
构造函数
语法：
vector() // 无参构造函数，将容器初始化为空
vector(int n) // 将容器初始化为有 n 个元素
vector(int n, const T & val) // 假定元素类型为T，此构造函数将容器初始化为有 n 个元素，每个元素的值都是 val
案例
vector v1(5, 6); // 构造了包含5个值为6的元素的vector
assign 函数
语法：
void assign(input_iterator first, input_iterator last); // 将区间[first, last)的元素赋值到当前vector
void assign(size_type num, const TYPE & val); // 赋num个值为val的元素到vector中
assign函数会清除掉为vector赋值以前的内容
案例
#include
#include
using namespace std;
int main() {
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int b[2] = {1, 2};
vector v1(a, a + 5), v2(b, b + 2), v3;
vector::iterator iter;
cout<<"v1 = ";
for(iter = v1.begin(); iter != v1.end(); iter ++)
cout<<*iter<<" ";
cout< v1 = 1 2 3 4 5
v2 = 1 2
v2 = 1 2 3 4 5
v2 = 1 2 3 4 5
v3 = 3 3 3 3 3 3 3
at 函数
语法：
TYPE at(size_type loc); // 返回当前vector指定位置loc的元素的引用
at()函数比[]运算符更安全，at()不会让你访问到vector内越界的元素
案例1
// 此段代码越界访问，可能导致危险结果
#include
#include
using namespace std;
int main() {
vector v;
v.assign(6, 6);
for(int i = 0; i < 10; i ++)
cout< 6 6 6 6 6 6 135137 0 0 0
- 案例2
// 改良后的代码使用at(), 在越界的时候抛出异常out_of_range
#include
#include
using namespace std;
int main() {
vector v;
v.assign(6, 6);
for(int i = 0; i < 10; i ++)
cout< 6 6 6 6 6 6
terminate called after throwing an instance of 'std::out_of_range'
what(): vector::_M_range_check
/usercode/script.sh: line 62: 13 Aborted $output - < "/usercode/inputFile"
erase 函数
语法：
iterator erase(iterator loc); //删除指定位置loc的元素
iterator erase(iterator first, iterator last); // 删除区间[first, last)的所有元素
erase函数返回值是指向删除的最后一个元素的下一位置的迭代器
案例
// 创建一个vec，置入字母表的前十个字符
#include
#include
using namespace std;
int main() {
vector v;
for(int i = 0; i < 10; ++ i)
v.push_back(i + 65);
int size = v.size();
vector::iterator startIterator;
vector::iterator tempIterator;
for(int i = 0; i < size; i ++)
{
startIterator = v.begin();
v.erase(startIterator);
for(tempIterator = v.begin(); tempIterator != v.end(); tempIterator ++)
cout<<*tempIterator;
cout< BCDEFGHIJ
CDEFGHIJ
DEFGHIJ
EFGHIJ
FGHIJ
GHIJ
HIJ
IJ
J
get_allocator 函数
语法：
allocator_type get_allocator();
get_allocator() 函数返回当前vector的内存分配器.在STL里面一般不会new或者alloc来分配内存，而是通过一个allocator对象的相关方法来分配
案例
vector3(3, 1, v2.get_allocator()); // 把v2的内存分配器作为一个参数参与构造v3. 这样，他们两个用一个内存分配器.
### c++中的allocator类
#### 概述
- 它用于将内存的分配和对象的构造分离开来. 它分配的内存是原始的、未构造的.
allocator alloc; // 定义了一个可以分配string的allocator对象
auto const p = alloc.allocate(n); // 分配n个未初始化的string内存，即为n个空string分配了内存，分配的内存是原始的、未构造的
#### allocator用法
- allocator a // 定义了一个名为a的allocator对象，它可以为类型T的对象分配内存
- a.allocate(n) // 分配能保存n个类型为T的对象的内存
- a.deallocate(p, n) // 释放T*指针p地址开始的内存，这块内存保存了n个类型为T的对象，p必须是一个先前由allocate返回的指针，且n必须是p创建时所要求的大小，且在调用该函数之前必须销毁在这片内存上创建的对象，这是因为在创建的过程中我们分配的是最原始的内存，所以在释放内存的时候也只能严格释放这片最原始的内存
- a.construct(p, args) // p必须是一个类型为T*的指针，指向一片原始内存，arg将被传递给类型为T的构造函数，用来在p指向的原始内存上构建对象
- a.destory(p) // p为T*类型的指针，用于对p指向的对象执行析构函数
#### 详解
- allocate用于分配原始内存
- 正如前面说到，allocate出来的内存是最原始的，未构造的内存. 它的construct成员函数接受一个指针和零个或多个额外的参数，在给定位置构造对象， 额外的参数是用于初始化构造对象的
auto q = p; // q指向最后构造的元素之后的位置
alloc.construct(q++); // *q为空字符串
alloc.construct(q++, 10, 'c'); // *q为cccccccccc
alloc.construct(q++, "hi"); // *q为hi
- 用完对象后，必须对这种构造的对象调用destory销毁，它接受一个指针，对指向的对象执行析构函数
while(q != p)
alloc.destory(--q);
循环开始处，q是指向最后构造的元素之后的一个位置，调用destory之前我们先对q进行递减操作，所以第一次调用destory销毁的是最后一个元素，依次执行销毁操作直到q和p相等. 我们只能对真正构造了的元素进行destory操作，一旦元素被销毁，就可以重新使用这部分内存来保存其他string或归还给系统，释放内存通过调用deallocate完成
alloc.deallocate(p, n)
其中p不能为空，必须指向allocate分配的内存，而且大小参数n也必须与调用allocate分配内存时提供的大小参数相等
insert 函数
语法：
iterator insert(iterator loc, const TYPE & val); // 在指定位置loc前插入值为val的元素，返回指向这个元素的迭代器
void insert(iterator loc, size_type num, const TYPE & val); // 在指定位置loc前插入num个数值为val的元素
void insert(iterator loc, input_iterator first, input_iterator last); // 在指定位置loc前插入区间[first, last)的所有元素
案例
// 创建一个vec，置入字母表的前十个字符
#include
#include
using namespace std;
int main() {
vector v;
for(int i = 0; i < 10; ++ i)
v.push_back(i + 65);
// 插入4个C到vector中
vector::iterator theIterator = v.begin();
v.insert(theIterator, 4, 'C');
// 显示vector中的内容
for(theIterator = v.begin(); theIterator != v.end(); theIterator ++)
cout<<*theIterator;
cout< CCCCABCDEFGHIJ
max_size 函数
语法：
size_type max_size();
max_size() 函数返回当前vector所能容纳元素数量的最大值（注：包括可重新分配内存）
pop_back() 函数
语法：
void pop_back(); // 删除当前vector最末的一个元素
案例
#include
#include
using namespace std;
int main() {
vector v;
for(int i = 0; i < 10; ++ i)
v.push_back(i + 65);
int size = v.size();
vector::iterator theIterator;
for(int i = 0; i < size; i ++){
v.pop_back();
for(theIterator = v.begin(); theIterator != v.end(); theIterator ++)
cout<<*theIterator;
cout< ABCDEFGHI
ABCDEFGH
ABCDEFG
ABCDEF
ABCDE
ABCD
ABC
AB
A
rbegin 函数
语法：
reverse_iterator rbegin(); // 返回指向当前vector末尾的逆迭代器（实际指向末尾的下一位置，而其实际内容为末尾元素的值）
案例
#include
#include
using namespace std;
int main() {
vector v;
for(int i = 0; i <= 5; i ++)
v.push_back(i);
vector::reverse_iterator pos;
pos = v.rbegin();
for(int i = 0; i <= 5; i ++)
{
cout<<*pos<<" ";
pos++;
}
return 0;
}
5 4 3 2 1 0
rend 函数
语法：
reverse_iterator rend(); // 返回指向当前vector起始位置的逆迭代器
案例
#include
#include
using namespace std;
int main() {
vector v;
for(int i = 0; i <= 5; i ++)
v.push_back(i);
vector::reverse_iterator pos;
pos = v.rend();
for(int i = 0; i <= 5; i ++)
{
pos--;
cout<<*pos<<" ";
}
return 0;
}
0 1 2 3 4 5
reserve 函数
语法：
void reserve(size_type size); // 设置为当前vector预留至少共容纳size个元素的空间（注：实际空间可能大于size）
resize 函数
语法：
void resize(size_type size, TYPE val); // 改变当前vector的大小为size，且对新创建的元素赋值val
resize 与 reserve 的区别
reserve 是容器预留空间，但并不真正创建元素对象，在创建对象之前，不能引用容器内的元素，因此当加入新的元素时，需要用push_back()/insert() 函数
resize 是改变容器的大小，并且创建对象，因此，调用这个函数之后，就可以引用容器内的对象了，因此当加入新的对象时，用operator[]操作符，或者用迭代器来引用元素对象，
resize就是重新分配大小，reserve就是预留一定的空间
附：reverse 与 resize 接口源码
void resize(size_type new_size){
resize(new_size, T());}
void resize(size_type new_size, const & x){
if(new_size < oldsize)
erase(oldbegin + new_size, oldend); // erase区间范围以外的数据，确保区间以外的数据无效
else
insert(oldend, new size - oldsize, x); // 填补区间范围内空缺的数据，确保区间内的数据有效
- 案例
#include
#include
using namespace std;
int main() {
vector v;
for(int i = 1; i <= 3; i ++)
v.push_back(i);
v.resize(5, 8); //多出的两个空间都初始化为8
for(int i = 0; i < v.size(); i ++) // resize 与 reverse并不会删除原先的元素以释放空间
cout< 4。此时不能用[]访问元素
cout< 12388
1 2 3 8 8 0 0
5
7
size 函数
语法：
size_type size(); // 返回当前vector所容纳元素的数量
swap 函数
语法：
void swap(vector & from); // 交换当前vector与vector from的元素
案例
#include
#include
using namespace std;
int main() {
vector v1, v2;
for(int i = 1; i <= 3; i ++){
v1.push_back(i);
v2.push_back(i);
}
v2.push_back(4);
v2.push_back(5);
v1.swap(v2);
for(int j = 0; j < v1.size(); j ++)
cout< 1 2 3 4 5
1 2 3
vector 用法
vector 基本用法案例
#include
#include
using namespace std;
template
void PrintVector(const vector & v)
{
// 用于输出vector容器的全部元素的函数模板
typename vector ::const_iterator i; // const_iterator 类型的迭代器只能用于读不能进行重写
// typename 用来说明 vector::const_iterator 是一个类型，在VS中不写也可以
for(i = v.begin(); i != v.end(); i ++)
cout<<*i<<" ";
cout< v(a, a + 5); // 将数组a的内容放入v
cout<<"1. "< v2(4, 100); // v2 有4个元素，都是100
v2.insert(v2.begin(), v.begin() + 1, v.begin() + 3); // 将v的一段插入v2开头
cout<<"5. v2: "; PrintVector(v2);
v.erase(v.begin() + 1, v.begin() + 3); // 删除v上的一个区间，即[2, 3)
cout<<"6. "; PrintVector(v);
return 0;
}
1. 5
2. 1 2 3 4 5
3. 1 2 13 3 4 5
4. 1 2 3 4 5
5. v2: 2 3 100 100 100 100
6. 1 4 5
vector 还可以嵌套以形成可变长的二维数组
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
vector > v(3); // v3有三个元素，每个元素都是vector容器
for(int i = 0; i < v.size(); i ++)
for(int j = 0; j < 4; j ++)
v[i].push_back(j);
for(int i = 0; i < v.size(); i ++){
for(int j = 0; j < v[i].size(); j ++)
cout< 0 1 2 3
0 1 2 3
0 1 2 3
- 注：
- `vector > v(3);` 定义了一个 vector 容器，该容器中的每个元素都是一个 vector 容器，即可以认为，v是一个二维数组，一共三行，每行都是一个可变长的一维数组
- 在 Dev C++ 中，上面写法中 int 后面的两个`>`之间需要有空格，否则有的编译器会把它们当作`>>`运算符，编译会出错
vector 的元素不仅仅可以是int，double，string，还可以是结构体，但是要注意：结构体定义为全局的，否则会出错
案例
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
typedef struct rect{
int id;
int length;
int width;
// 对于向量元素是结构体的。可在结构体内部定义比较函数，下面按照id，length，width升序排序
bool operator < (const rect & a) const
{
if(id != a.id)
return id < a.id;
else
{
if(length != a.length)
return length < a.length;
else
return width < a.width;
}
}
}Rect;
int main() {
vector vec;
Rect rect;
rect.id = 1;
rect.length = 2;
rect.width = 3;
vec.push_back(rect);
vector::iterator it = vec.begin();
cout<<(*it).id<<" "<<(*it).length<<" "<<(*it).width< 1 2 3