【一起来学C++】————（11）STL之vector容器容器

1、vector基本概念

功能：

• vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

vector与普通数组区别：

• 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：

• 并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间
• vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

2、vector构造函数

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

void test01()
{
	vector<int> v1; //无参构造
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);
	vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v2);
	vector<int> v3(10, 100);
	printVector(v3);
	vector<int> v4(v3);
	printVector(v4);
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}
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vector iterator 的使用

3、vector容量和大小

#include 
void printVector(vector<int>& v) {
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
	cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}
void test01()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);
	if (v1.empty())
	{
		cout << "v1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "v1不为空" << endl;
		cout << "v1的容量 = " << v1.capacity() << endl;
		cout << "v1的大小 = " << v1.size() << endl;
	}
//resize 重新指定大小 ，若指定的更大，默认用0填充新位置，可以利用重载版本替换默认填充
	v1.resize(15,10);
	printVector(v1);
//resize 重新指定大小 ，若指定的更小，超出部分元素被删除
	v1.resize(5);
	printVector(v1);
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}
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总结：

• 判断是否为空 — empty
• 返回元素个数 — size
• 返回容器容量 — capacity
• 重新指定大小 — resize
• 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，顺序表增容都是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。
• resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。

4、vector预留空间

#include 
void test01()
{
	vector<int> v;
	//预留空间
	v.reserve(100000);
	int num = 0;
	int* p = NULL;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
		if (p != &v[0]) {
			p = &v[0];
			num++;
			}
	}
	cout << "num:" << num << endl;
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}
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总结：

• 如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间
• 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。

5、vector 增删查改

// push_back/pop_back
#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
	vector<int> v(a, a+sizeof(a)/sizeof(int));
	vector<int>::iterator 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;
	return 0;
}
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// find / insert / erase
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
	vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
	// 使用find查找3所在位置的iterator
	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	// 在pos位置之前插入30
	v.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;
	return 0;
}
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// operator[]+index 和 C++11中vector的新式for+auto的遍历
// vector使用这两种遍历方式是比较便捷的。
#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
	vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
	// 通过[]读写第0个位置。
	v[0] = 10;
	cout << v[0] << endl;
	// 通过[i]的方式遍历vector
	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;
	cout << "swapv data:";
	for (size_t i = 0; i < swapv.size(); ++i)
		cout << swapv[i] << " ";
	cout << endl;
	// C++11支持的新式范围for遍历
	for(auto x : v)
		cout<< x << " ";
	cout<<endl;
	return 0;
}
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6、vector 迭代器失效问题

迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T*。因此迭代器失效，实际就是cpp 迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。

对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：

1. 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、
   push_back等。

#include 
using namespace std;
#include 
int main()
{
	vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
	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<< *it << " " ;
	++it;
	}
	cout<<endl;
	return 0;
}
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2. 指定位置元素的删除操作–erase

#include 
using namespace std;
#include 
int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
	vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
	// 使用find查找3所在位置的iterator
	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
	v.erase(pos);
	cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
	return 0;
}
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erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。
总结

• 在vector删除元素时，若迭代器指向删除元素之前的元素，则该迭代器仍有效。若迭代器指向被删元素及其之后的元素，则该迭代器将会失效。
• 在添加、删除、修改元素时，尽量直接使用begin()和end()，或者使用insert()和erase()更新相应的迭代器，避免使用迭代器的中间量。

vector<int> vi;
//i保存的是vi的迭代器，有时操作后（如添加元素，删除元素）不确定i是否有效
auto i=vi.begin()+n;
vi.erase(i);
//尽量直接使用begin()和end()，避免使用中间量i
vi.erase(vi.begin()+n);
//下面的表达式更好，因为它会自动更新i
i=vi.erase(i);
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#include 
#include 
using namespace std;
 
typedef map<int, int> Map;
typedef map<int, int>::iterator MapIt;
 
void print(Map &m)
{
	MapIt it;
	for(it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << it->second << " ";
	}
 
	cout << endl;
}
 
void deleteValueFromMap(Map &m, int n = 5)
{
	MapIt it;
	for(it = m.begin(); it != m.end(); /*不能再自增了*/)
	{
		if(0 == it->second % n)
		{
			m.erase(it++);//it=m.erase(it);
		}
		else
		{
			it++;
		}
	}
}
 
int main()
{
	Map m;
	int i = 0;
	for(i = 0; i < 21; i++)
	{
		m[i] = i;
	}
 
	print(m);
 
	deleteValueFromMap(m); // 程序ok
	print(m);
 
	return 0;
}

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