【C++庖丁解牛】STL之vector容器的介绍及使用 | vector迭代器的使用 | vector空间增长问题

本文主要是介绍【C++庖丁解牛】STL之vector容器的介绍及使用 | vector迭代器的使用 | vector空间增长问题，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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📙 作者简介 ：RO-BERRY
📗 学习方向：致力于C、C++、数据结构、TCP/IP、数据库等等一系列知识
📒 日后方向 : 偏向于CPP开发以及大数据方向，欢迎各位关注，谢谢各位的支持

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1.1 vector的介绍

vector的文档介绍

1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
2. 就像数组一样，vector也采用的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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， 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list和forward_list统一的迭代器和引用更好。

可以理解成vector就是一个顺序表，后面跟着的是其存储的数据类型，连续存储的空间
使用STL的三个境界：能用，明理，能扩展 ，那么下面学习vector，我们也是按照这个方法去学习

2 vector的使用

vector学习时一定要学会查看文档：vector的文档介绍，vector在实际中非常的重要，在实际中我们熟悉常见的接口就可以，下面列出了哪些接口是要重点掌握的。

2.1 vector的定义

(constructor)构造函数声明	接口说明
vector()（重点）	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); （重点）	拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构造

	// constructors used in the same order as described above:vector<int> first;                                 // empty vector of intsvector<int> second(4, 100);                        // four ints with value 100vector<int> third(second);                         // a copy of secondvector<int> fourth(second.begin(), second.end());  // iterating through second// 下面涉及迭代器初始化的部分，我们学习完迭代器再来看这部分// the iterator constructor can also be used to construct from arrays:int myints[] = { 16,2,77,29 };vector<int> fifth(myints, myints + sizeof(myints) / sizeof(int));

2.2 vector的打印

这部分内容与string相类似，主要分为：

1. for+operator[]
2. 迭代器打印
3. 范围for

void test1()
{vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl;vector<int>::iterator it1 = v.begin();while (it1 != v.end()){cout << *it1 << " ";++it1;}cout << endl;for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;}

2.3 vector<char>与string的区别

我们可以看到vector<char>和string都是对字符进行存储管理，并且打印方式均一样，那么他们两个是否就是没区别呢？

vector和string都是C++中的容器，但它们有一些区别:

• 数据类型： vector<char>是一个动态数组，可以存储char类型的元素，而string是一个字符串类，可以存储字符串。

• 存储方式： vector<char>使用连续的内存块来存储元素，而string使用动态分配的内存来存储字符串。

• 操作方式： vector<char>可以通过下标访问和修改元素，也可以使用迭代器进行遍历。而string提供了更多的字符串操作函数，比如查找、插入、删除等。

• 字符串处理： string提供了更多的字符串处理功能，比如连接、截取、替换等操作，而vector<char>主要用于存储和处理字符序列。

• 内存管理： vector<char>需要手动管理内存，包括分配和释放内存空间，而string会自动管理内存，不需要手动释放。

2.4 vector的迭代器

iterator的使用	接口说明
begin + end（重点）	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，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

const对象使用const迭代器进行遍历打印

void PrintVector(const vector<int>& v)
{// const对象使用const迭代器进行遍历打印vector<int>::const_iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;
}

使用迭代器进行遍历打印

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

使用迭代器进行修改

	vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){*it *= 2;++it;}

使用反向迭代器进行遍历再打印

	// vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();auto rit = v.rbegin();while (rit != v.rend()){cout << *rit << " ";++rit;}cout << endl;PrintVector(v);

2.5 vector 空间增长问题

先了解一下vector的容量空间

容量空间	接口说明
size	获取数据个数
capacity	获取容量大小
empty	判断是否为空
resize（重点）	改变vector的size
reserve （重点）	改变vector的capacity

这里主要对resize进行讲解，其他的均好理解

vector的resize

reisze(size_t n, const T& data = T())
将有效元素个数设置为n个，如果时增多时，增多的元素使用data进行填充
注意：resize在增多元素个数时可能会扩容

void TestVector3()
{vector<int> v;// set some initial content:for (int i = 1; i < 10; i++)v.push_back(i);v.resize(5);v.resize(8, 100);v.resize(12);cout << "v contains:";for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)cout << ' ' << v[i];cout << '\n';
}

测试vector的默认扩容机制

原理： 在不手动改变vector的容量capacity的情况下，我们不断往vector中存入数据，vector在size将大于capacity的时候会进行扩容，我们存入的数据与容量相同的时候对容量进行打印输出，对值进行观察便可得到vector的默认扩容机制

void TestVectorExpand()
{size_t sz;vector<int> v;sz = v.capacity();cout << "making v grow:\n";for (int i = 0; i < 100; ++i){v.push_back(i);if (sz != v.capacity()){sz = v.capacity();cout << "capacity changed: " << sz << '\n';}}
}

• capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。 这个问题经常会考察，不要固化的认为，vector增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
• reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，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。

reserve提前扩容

如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够
就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了

void TestVectorExpandOP()
{vector<int> v;size_t sz = v.capacity();v.reserve(100); // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容cout << "making bar grow:\n";for (int i = 0; i < 100; ++i){v.push_back(i);if (sz != v.capacity()){sz = v.capacity();cout << "capacity changed: " << sz << '\n';}}
}

2.6 vector 增删查改

vector增删查改	接口说明
push_back（重点）	尾插
pop_back （重点）	尾删
find	查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert	在position之前插入val
erase	删除position位置的数据
swap	交换两个vector的数据空间
operator[] （重点）	像数组一样访问

尾插和尾删：push_back/pop_back

void TestVector4()
{vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;v.pop_back();v.pop_back();it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;
}

insert和erase，以及查找find

注意find不是vector自身提供的方法，是STL提供的算法

void TestVector5()
{// 使用列表方式初始化，C++11新语法vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };// 在指定位置前插入值为val的元素，比如：3之前插入30,如果没有则不插入// 1. 先使用find查找3所在位置// 注意：vector没有提供find方法，如果要查找只能使用STL提供的全局findauto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);if (pos != v.end()){// 2. 在pos位置之前插入30v.insert(pos, 30);}vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;pos = find(v.begin(), v.end(), 3);// 删除pos位置的数据v.erase(pos);it = v.begin();while (it != v.end()) {cout << *it << " ";++it;}cout << endl;
}

operator[]+index

void TestVector6()
{vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };// 通过[]读写第0个位置。v[0] = 10;cout << v[0] << endl;// 1. 使用for+[]小标方式遍历for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << " ";cout << endl;vector<int> swapv;swapv.swap(v);cout << "v data:";for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << " ";cout << endl;// 2. 使用迭代器遍历cout << "swapv data:";auto it = swapv.begin();while (it != swapv.end()){cout << *it << " ";++it;}// 3. 使用范围for遍历for (auto x : v)cout << x << " ";cout << endl;
}

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