vector

1.vector的介绍及使用

1.1 vector的介绍

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。

1.2 vector的使用 

1.2.1 vector的定义

1.2.2 vector iterator 的使用

1.2.3 vector 空间增长问题

1.2.4 vector 增删查改

1.2.4 vector 迭代器失效问题

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;
   }
   

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;
   }
   

3. Linux 下， g++ 编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格，处理也没有 vs 下极端。

   // 1. 扩容之后，迭代器已经失效了，程序虽然可以运行，但是运行结果已经不对了
   int main()
   {
   	vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
   	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
   		cout << v[i] << " ";
   	cout << endl;
   	auto it = v.begin();
   	cout << "扩容之前，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
   	// 通过reserve将底层空间设置为100，目的是为了让vector的迭代器失效 
   	v.reserve(100);
   	cout << "扩容之后，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
    
   	// 经过上述reserve之后，it迭代器肯定会失效，在vs下程序就直接崩溃了，但是linux下不会
   	// 虽然可能运行，但是输出的结果是不对的
   	while (it != v.end())
   	{
   		cout << *it << " ";
   		++it;
   	}
   	cout << endl;
   	return 0;
   }
    
   程序输出：
   1 2 3 4 5
   扩容之前，vector的容量为: 5
   扩容之后，vector的容量为 : 100
   0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 5
   // 2. erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效
   // 因为空间还是原来的空间，后序元素往前搬移了，it的位置还是有效的
   #include 
   #include 
   int main()
   {
   	vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
   	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
   	v.erase(it);
    
   	cout << *it << endl;
   	while (it != v.end())
   	{
   		cout << *it << " ";
   		++it;
   	}
   	cout << endl;
   	return 0;
   }
   程序可以正常运行，并打印：
   44 5
    
   // 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end
   // 此时迭代器是无效的，++it导致程序崩溃
   int main()
   {
   	vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
   	// vector v{1,2,3,4,5,6};
   	auto it = v.begin();
   	while (it != v.end())
   	{
   		if (*it % 2 == 0)
   			v.erase(it);
   		++it;
   	}
   	for (auto e : v)
   		cout << e << " ";
   	cout << endl;
   	return 0;
   }
   ========================================================
   // 使用第一组数据时，程序可以运行
   [sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ g++ testVector.cpp - std = c++11
   [sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ . / a.out
   1 3 5
   ======================================================== =
   // 使用第二组数据时，程序最终会崩溃
   [sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ vim testVector.cpp
   [sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ g++ testVector.cpp - std = c++11
   [sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ . / a.out
   Segmentation fault
   

4. 与 vector 类似， string 在插入 + 扩容操作 +erase 之后，迭代器也会失效。

   #include 
   void TestString()
   {
   	string s("hello");
   	auto it = s.begin();
   	// 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容
   	// 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了
   	// 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃
   	//s.resize(20, '!');
   	while (it != s.end())
   	{
   		cout << *it;
   		++it;
   	}
   	cout << endl;
   	it = s.begin();
   	while (it != s.end())
   	{
   		it = s.erase(it);
   		// 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后
   		// it位置的迭代器就失效了
   		// s.erase(it); 
   		++it;
   	}
   }
   

   迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

2.练习题

      1.给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。

class Solution
{
public:
	int singleNumber(vector<int>& nums)
	{
		int value = 0;
		for (auto e : v) 
		{ 
			value ^= e;
		}
		return value;
	}
};

     2.给定一个非负整数 numRows，生成「杨辉三角」的前 numRows 行。在「杨辉三角」中，每个数是它左上方和右上方的数的和。

// 涉及resize / operator[]
// 核心思想：找出杨辉三角的规律，发现每一行头尾都是1，中间第[j]个数等于上一行[j-1]+[j]
class Solution
{
public:
	vectorint>> generate(int numRows) 
	{
		vectorint>> vv(numRows);
		for (int i = 0; i < numRows; ++i)
		{
			vv[i].resize(i + 1, 1);
		}
		for (int i = 2; i < numRows; ++i)
		{
			for (int j = 1; j < i; ++j)
			{
				vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];
			}
		}
		return vv;
	}
};

    3.给你一个 升序排列 的数组 nums ，请原地删除重复出现的元素，使每个元素只出现一次 ，返回删除后数组的新长度。元素的相对顺序应该保持 一致 。

class Solution 
{
public:
    int removeDuplicates(vector<int>& nums)
    {
        int src = 0, dst = 0;
        while (src < nums.size())
        {
            if (nums[src] == nums[dst])
            {
                ++src;
            }
            else
            {
                nums[++dst] = nums[src++];
            }
        }
 
        nums.resize(dst + 1);
 
        return dst + 1;
 
    }
};

      4.给定一个仅包含数字 2-9 的字符串，返回所有它能表示的字母组合。答案可以按任意顺序返回。

const char* numToStr[10] = { "", "", "abc", "def", "ghi", "jkl", "mno", "pqrs", "tuv", "wxyz" };
 
class Solution {
	//   string numToStr[10] = {"","","abc","def","ghi","jkl","mno","pqrs", "tuv", "wxyz"};
public:
	void Combine(string digits, int di,
		vector& retV, string combineStr)
	{
		if (di == digits.size())
		{
			retV.push_back(combineStr);
			return;
		}
 
		// 取数字字符映射字符串
		int num = digits[di] - '0';
		string str = numToStr[num];
		for (auto ch : str)
		{
			Combine(digits, di + 1, retV, combineStr + ch);
		}
	}
 
	vector letterCombinations(string digits) 
	{
		vector v;
		if (digits.empty())
			return v;
 
		string str;
		Combine(digits, 0, v, str);
 
		return v;
	}
};