C++初阶：STL详解（三）——vector的介绍和使用

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所属专栏：C++：由浅入深篇

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前言：

前面我们刚刚了解了string类的使用和模拟实现，当对string有了一定的了解后，再来看vector的使用和后面要提到模拟实现是很好上手的。

C++初阶：STL详解（一）——string类-CSDN博客

C++初阶：string类的模拟实现-CSDN博客

一.什么是vector？

vector（向量）是C++标准库中的一种序列容器，它是一种非常常用的动态数组实现。可以高效的存储和访问一组相同类型的元素，能够自动管理储存，可动态增长或收缩。

 vector是一个模板类，定义在头文件（include<vector>）中，可以使用vector来存储和访问任意类型的对象。

二.vector的特性

1.动态数组：可以动态地增加和减少数组元素，自动管理内存分配和释放，不需要手动进行内存操作。

2.高效随机访问：支持随机访问

3.连续存储：元素在内存中连续存储

4.支持插入和删除：在尾部或头部插入和删除元素通常是高效的，但是其他位置的效率较低。

5.丰富的接口：提供了多种成员函数，如push_back，pop_back，insert，erase等，方便进行各种操作。

三.vector的文档介绍 

vector - C++ Reference（英文版）

std::vector - cppreference.com（中文版）

四.vector的使用

4.1vector的定义

vector<int> v1;//构造一个int 类型的空容器

vector<int> v2(10, 1);//构造一个含有10个1的int类型容器

vector<char> v5(10, 'c'); //构造一个含有10个c的char类型容器

3. vector (const vector& x) ：拷贝构造

vector<int> v3(v2);//拷贝构造

4.vector (InputIterator first, InputIterator last) ：使用迭代器区间进行初始化构造

vector<int> v4(v2.begin(), v2.end());//使用迭代器区间拷贝构造v2容器的一部分

4.2vector的空间增长问题

size和capacity

void vector2()
{
	vector<int> v1(10, 1);

	cout << "size:" << v1.size() << endl;//获取当前容器有效元素的个数

	cout << "capacity:" << v1.capacity() << endl;//获取当前容器的容量大小

}

运行结果：

小扩展：

我们在说string类的时候，也提到过。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，具体增长多少根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。

empty

用于判断当前容器是否为空，true：返回非0（一般是1）:；false：返回0。

void vector2()
{
	vector<int> v1(10, 1);

	cout << v1.empty() << endl;
}

运行结果：0

resize和reserve

resize函数改变容器中的有效元素个数，reserse函数改变容器的容量。

resize规则：
 1、当所给值大于容当前容器的size时，将size扩大到该值，扩大的元素为第二个所给值，若未给出，则int型默认为0，char型默认是'\0'。

   2、当所给值小于容器当前的size时，将size缩小到该值。

reserve规则：
 1、当所给值大于当前容器的capacity时，将capacity扩大到该值。
 2、当所给值小于当前容器的capacity时，什么也不做，不会缩容。

void vector2()
{

    vector<int> v(10, 1);
	cout << "size:" << v.size() << endl;
    cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;

	v.reserve(20);//改变当前容器的容量为20
	cout << "size:" << v.size() << endl;
	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;

	v.resize(5);//改变当前容器的size为5
	cout << "size:" << v.size() << endl;
	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;

}

运行结果：

注意：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。

4.3vector迭代器的使用

void vector3()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };

	vector<int> v(begin(arr), end(arr));//C++11将一个整形数组装换为vector

	//正向迭代器进行遍历
	cout << "正向迭代器遍历：";
	vector<int>:: iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}

	cout << endl;

	//反向迭代器遍历
	cout << "反向迭代器遍历：";
	vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
	while (rit != v.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}

	cout << endl;

}

运行结果：

除了上面遍历的方式，我们知道支持迭代器就支持范围for，因此我们也可以使用范围for对容器进行遍历。

void vector3()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };

	vector<int> v(begin(arr), end(arr));//C++11将一个整形数组装换为vector

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

}

运行结果：

4.4vector的增删查改

push_back 和 pop_back

void vector4()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);//尾插
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

	v.pop_back();//尾删

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

}

运行结果：

find

find:
template <class InputIterator, class T>
   InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val)

find函数有三个参数，前两个参数确定了一个迭代器区间（左闭右开），第三个参数确定所要寻找的值。find函数在所给迭代器区间寻找第一个匹配的元素，并返回它的迭代器，若未找到，则返回所给的第二个参数。 

insert和erase 

void vector4()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);//尾插
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

	vector<int>:: iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);//返回元素为3位置的迭代器

	v.insert(pos, 8);//在pos位置插入一个8

	pos = find(v.begin(), v.end(), 4);

	v.erase(pos);//删除pos位置的元素
	
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}

	cout << endl;
	
}

运行结果：

swap

swap函数可以交换两个容器的数据空间，实现两个容器的交换。

void vector5()
{
	vector<int> v1(10, 1);
    vector<int> v2(5, 2);

	cout << "交换前：" << endl;
	cout << "v1:" << v1.size() <<" "<< v1.capacity() << endl;
	cout << "v2:" << v2.size() <<" "<< v2.capacity() << endl;

	swap(v1,v2);

	cout << "交换后：" << endl;
	cout << "v1:" << v1.size() <<" "<< v1.capacity() << endl;
	cout << "v2:" << v2.size() << " "<<v2.capacity() << endl;
}

运行结果：

operator[]

vector当中实现了 [ ] 操作符的重载，因此我们也可以通过“下标+[ ]”的方式对容器当中的元素进行访问。当然也可以对其进行修改。

void vector6()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };

	vector<int> v(begin(arr), end(arr));//C++11将一个整形数组装换为vector

	for (int i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		v[i] += 2;
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

运行结果：

 不知不觉中，我们就已经知道了四种遍历容器的方式了：下标+[]/正向迭代器/反向迭代器/范围for。

总结：

以上就是对vector及其常见接口的介绍，这里还有一个经典的迭代器失效的问题，我们后面讲，vector的难点在于模拟实现，这个放在迭代器失效问题之后也会讲。

感谢大家的观看，创作不易，还请各位大佬点赞支持~