【C++】vector的介绍 | 常见接口的使用

目录

vector的介绍

常见接口

构造函数

尾插push_back()

vector的遍历

1.用方括号+下标 遍历：

2.调用at()来访问：

3.用迭代器遍历：

4.范围for遍历：

vector的空间修改

vector增删查改

覆盖assign()

查找find()

插入insert()

删除erase()

排序sort()

string与vector的区别

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本篇先对vector做一个介绍，然后把常用的接口演示一下。

由于vector的许多接口和string那儿的高度重合，所以这里就不详讲了，主要做一个了解。只要掌握几个最重要的接口，其余的用到时 查文档就好。

vector的介绍

vector是一个类模板。它能够容纳各种类型的对象作为其元素，并且可以动态地调整大小。可以理解为动态数组。

它像数组，又不像。

像数组的是：vector也采用的连续存储空间来存储元素。这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。

不像数组的是：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。

本质来说，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。

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。

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。

与其它动态序列容器相比（deque、list 、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。

对于其他不在末尾的删除和插入操作，效率更低。

常见接口

包头文件：

#include

构造函数

两个标了🚩的要记住：

我们在使用时，要注意vector是一个类模板，要实例化成 具体的类型 来使用：

vector<int> v1;        //创建一个int类型的，空的v1
​
vector<int> v2(5, 1);  //v2含5个1
​
vector<int> v3(v2);   //拷贝构造
​
vector<int> v4(v3.begin(), v3.end());   //用迭代器

尾插push_back()

vector没有头插 / 头删（因为每次都要挪数据，效率太低），也不能用operator+=，

它只能尾插 / 尾删，或者insert/erase。总之，就是一个一个地插入、删除。

#include
using namespace std;
​
int main()
{
    vector<int> v1;      
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
    return 0;
}

相关接口：尾删pop_back()

vector的遍历

先说明一下：

vector是不能直接用流插入输出的：

因为vector是一个容器，它可以存储多个元素。

而流插入输出操作符<<是用于将一个单独的元素插入到流中的，而不是将整个容器插入到流中。

因此，如果要将vector中的元素输出到流中，需要使用循环逐个输出。

现在我们就来看看遍历输出vector的4种方法：

1.用方括号+下标 遍历：

vector是支持operator[]和size()的，因此可以用 方括号+下标 的方式遍历。

#include
#include
using namespace std;
​
int main()
{
    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] << " ";
    }
    return 0;
}

2.调用at()来访问：

at()是像函数一样调用的：

for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
    {
        cout << v.at(i) << " ";
    }

这里补充一下at()和operator[]的区别：两者检查越界的方式不一样。

at()是较温和的抛异常：

而operator[]是断言：

3.用迭代器遍历：

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

4.范围for遍历：

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

vector的空间修改

这些接口的功能、用法都和string里的类似，就不详讲了。

这里要说下，capacity在vs下和在g++下的增长问题：

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。

来测试下：

vs

#include
#include
using namespace std;
​
int main()
{
    vector<int> v;   
    int val = v.capacity();
    for (size_t i = 0; i < 100; i++)
    {
        v.push_back(i);
        if (val != v.capacity())
        {
            cout <<"now the capacity is:  "<< v.capacity() << endl;
        }
        val = v.capacity();
    }
    return 0;
}

g++：

vector增删查改

覆盖assign()

assign：将新内容指定给vector，替换其当前内容，并相应地修改其size。也就是说，起到一个替换、覆盖的作用。

演示：

#include
#include
using namespace std;
​
int main()
{
    vector<int> v;   
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
    for (auto& e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
​
    v.assign(8, 8);
    for (auto& e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    return 0;
}

查找find()

其实vector的接口里并未提供find()，不光是vector，list、deque等容器中也没有该函数。

这是因为像vector、list、deque等容器，它们都是从头到尾遍历查找，查找逻辑是相同的。

而在算法库中，find()是一个类模板算法，所有的容器都可以复用，想用时直接套上去用，因此没必要单独实现find()接口了。

注意：

1.要包头文件。

2.迭代器区间，都是左闭右开的 ：[ first,last )

3.返回的是迭代器。如果找到了val，返回val的迭代器；如果没找到，返回last，即右边开区间的位置。

示例：

#include
#include
#include
using namespace std;
​
int main()
{
    vector<int> v;   
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
    cout << *it << endl;
    return 0;
}

插入insert()

有了insert()，我们可以实现自由插入了，包括头插。

现在我们就在2的前面插入一个100：

int main()
{
    vector<int> v;   
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
    
    vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 2);   //先找到2的位置pos
    if (pos != v.end())
    {
        vector<int>::iterator it = v.insert(pos, 100);     //在pos位置插入100，2被挤到后一个
    }
    
    for (auto& e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    return 0;
}

删除erase()

示例：

int main()
{
    vector<int> v;   
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
​
    vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
    if (pos != v.end())
    {
        v.erase(pos);
    }
    for (auto& e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    return 0;
}

排序sort()

sort()和find()一样，都是在中的类模板算法，可以被不同的容器复用。

➡️排序算法默认排的是升序，例：

#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
    vector<int> v;   
    v.push_back(11);
    v.push_back(8);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    v.push_back(0);
    v.push_back(4);
    v.push_back(9);
    v.push_back(7);
​
    for (auto e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
​
    sort(v.begin(), v.end());
    for (auto e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

➡️那要怎么排降序呢？

用仿函数（仿函数目前不详讲，现在会用就行），库里面已经写好了，直接拿来用即可。

template <class RandomAccessIterator, class Compare>  
void sort (RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, Compare comp);   //仿函数Compare comp

两个仿函数，一个叫less（<，升序），一个叫greater（>，降序），两个都是类模板。

注意：在使用时要包头文件。

示例：

#include
#include
#include
#include
using namespace std;
​
int main()
{
    vector<int> v;   
    v.push_back(11);
    v.push_back(8);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    v.push_back(0);
    v.push_back(4);
    v.push_back(9);
    v.push_back(7);
​
    for (auto e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
​
    less<int> lt;
    greater<int> gt;
    sort(v.begin(), v.end(), lt);   //升序
    for (auto e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
​
    sort(v.begin(), v.end(), gt);   //降序
    for (auto e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
​
    return 0;
}

不过，更常见的是用匿名对象来写：

sort(v.begin(), v.end(), greater<int>()); 

string与vector的区别

既然vector是类模板，那vector能代替string吗？

答案当然是不能。

原因：

1.string结尾是有'\0'的，而vector没有。

2.很多string的接口，vector都用不起来，如+=、find、<<、>>、比较大小、to_string等。

所以，几乎不会用vector，一般直接用string。