【C++】vector的介绍与使用

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文章目录

• 前言
• ‍vector的介绍
• ‍vector的使用
• • ☑️vector的定义
  • ☑️vector iterator 的使用
  • ☑️vector 空间增长问题
  • ☑️vector 增删查改
  • ☑️vector 迭代器失效问题（重点）
  • ☑️小试牛刀
  • 写在最后

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    前言

    前面对STL进行了介绍 【 戳此了解STL】，本章就给大家带来STL当中的vector~

    vector在C++里也是非常常用的，它相当于C语言当中的数组，但是比数组多了更多实用的操作，数组有的它有，数组没有的它也有，所以说，学习vector可以使我们能够更好的对以一个序列(连续)存储的数据进行操作~

    能够熟练的使用vector，可以很大程度上提高写算法题的效率，有许多的困难算法题，都需要对一串连续储存的数据进行操作，这时候vector以及它里面的方法就是个杀手锏了~

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    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

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    ‍vector的介绍

     

    vector的文档介绍

     

    在C++中，vector是一种动态数组，它提供了对数组的抽象管理，包括动态调整大小、随机访问等。vector是C++标准库中的一部分，它提供了一个高效的、可预测的、可扩展的方式来存储和访问一组连续的数据。

     

    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。

    vector的主要特点包括：

    1. 动态大小：vector的大小是动态的，可以根据需要增加或减少元素。你可以使用push_back()函数添加元素，使用erase()函数删除元素，或者直接使用resize()函数调整其大小。
    2. 随机访问：vector支持随机访问，你可以使用索引操作符[]直接访问任意位置的元素。
    3. 内存管理：vector自动管理其内存。当你向vector添加元素时，它会自动分配足够的内存以容纳新元素。当删除元素时，它会自动回收相应的内存。
    4. 插入和删除：vector提供了插入和删除元素的方法，如push_back()、pop_back()、insert()和erase()等。这些方法可以在指定的位置插入或删除元素，保持vector的连续性。
    5. 迭代器：vector提供了迭代器，可以遍历其所有元素。迭代器提供了访问每个元素的有效方式，并支持向前和向后遍历。
    6. 高效的随机访问：由于vector内部使用连续的内存空间来存储元素，因此随机访问非常高效。在大多数情况下，使用索引访问vector中的元素比使用迭代器遍历整个vector更快。
    7. 可修改的容量：你可以使用resize()函数来更改vector的容量。这允许你在运行时根据需要增加或减少存储空间的大小。
    8. 支持常量引用语义：对于包含常量元素的vector，可以使用常量引用语义来访问和修改元素。这有助于提高代码的可读性和安全性。
    9. 支持异常安全：C++的vector类型在某些操作中提供了异常安全的保证。例如，在执行push_back()或insert()操作时，如果发生异常，vector将保留其原始状态。这有助于防止在异常情况下破坏数据完整性。

    此外，C++的vector是一个模板类【戳此了解模板】，这意味着它可以根据需要为不同的数据类型提供不同的实现。模板是一种C++的编程技术，允许程序员编写可以处理不同数据类型的通用代码。通过使用模板，可以创建可重用的组件，从而提高代码的可重用性和灵活性。

    在C++中，vector的模板声明如下：

    template   class vector {      // vector implementation details  };

    这里，T是一个模板参数，表示vector可以容纳的任意数据类型。当创建vector对象时，需要指定模板参数，即要存储在vector中的数据类型。例如，要创建一个整数类型的vector，可以这样声明：

    std::vector myVector;

    在这个例子中，int是模板参数，表示vector将容纳整数类型的数据。类似的，你也可以使用其他数据类型，如浮点数、字符串等。

     

    由于vector是一个模板类，它提供了针对不同数据类型的成员函数和操作。例如，push_back()函数可以添加元素到vector的末尾，对于整数、浮点数、字符串等不同类型的vector都适用。类似地，vector也可以提供用于访问、修改和删除元素的成员函数，如at(), front(), back(), erase()等。

     

    通过使用模板，vector提供了一种通用的、可扩展的方式来存储和操作一组连续的元素。这种灵活性使得vector成为C++标准库中非常有用的容器之一，适用于各种不同的编程场景。

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    ‍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。

     

    ☑️vector的定义

    int TestVector1(){    // constructors used in the same order as described above:    vector first;                                // empty vector of ints    vector second(4, 100);                       // four ints with value 100    vector third(second.begin(), second.end());  // iterating through second    vector fourth(third);                       // a copy of third    // 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 fifth(myints, myints + sizeof(myints) / sizeof(int));    cout // const对象使用const迭代器进行遍历打印vectorcout  size_t sz; vector v.push_back(i); if (sz != v.capacity())  { sz = v.capacity(); cout  vector v.push_back(i); if (sz != v.capacity()) { sz = v.capacity(); cout vectorvectorcout cout // 使用列表方式初始化，C++11新语法vector 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);}vectorcout cout vector 1, 2, 3, 4 };// 通过[]读写第0个位置。v[0] = 10;cout cout  vector1,2,3,4,5,6};  auto it = v.begin();  // 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容 // v.resize(100, 8);  // reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变 // v.reserve(100);  // 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放 // v.insert(v.begin(), 0); // v.push_back(8);  // 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变 v.assign(100, 8);  /* 出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的空间，而引起代码运行时崩溃。 解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新赋值即可。 */  while(it != v.end()) { cout int a[] = { 1, 2, 3, 4 }; vector vector 1, 2, 3, 4 }; auto it = v.begin(); while (it != v.end()) { if (*it % 2 == 0) v.erase(it); ++it; }  return 0;}==========================================================================================================int main(){ vector 1, 2, 3, 4 }; auto it = v.begin(); while (it != v.end()) { if (*it % 2 == 0) it = v.erase(it); else ++it; }  return 0;} vector1,2,3,4,5}; for(size_t i = 0; i