C++中vector的常用接口详析说明

2022-11-13 15:11:06 vector 接口 常用

1、vector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（deques, lists and forward_lists）， 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lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。

2、vector的使用

2.1、vector的定义

（constructor）构造函数声明接口说明
1、vector() 重点无参构造
2、vector（size_type n, const value_type& val = value_type()）构造并初始化n个val
3、vector (const vector& x); （重点）拷贝构造
4、vector (InputIterator first, InputIterator last);使用迭代器进行初始化构造

示例：

1、vector() 无参构造

int main()
{
	vector<int> v1;//存储int类型数据
	v1.push_back(1);
	vector<double> v2;
	v2.push_back(1.1);//存储double类型数据
	vector<string> v3;
	v3.push_back("hello world");//存储string类型数据
}

2、vector（size_type n, const value_type& val = value_type()）构造并初始化n个val

vector<int> v1(10, 5);//用10个5来初始化v1

3、vector (const vector& x);  拷贝构造

vector<int> v1(10, 5);//用10个5来初始化v1
vector<int> v2(v1);//用v1去拷贝构造v2

4、vector (InputIterator first, InputIterator last); 使用迭代器进行初始化构造

vector<int> v1(10, 5);//用10个5来初始化v1
vector<int> v3(v1.begin(), v1.end());//使用迭代器拷贝构造v2的数据

还可以通过迭代器初始化来获得string的字符串

string s = "hello world";
vector<char> v(s.begin(), s.end());

2.2、vector的遍历

接口名称使用说明
1、operator[ ]下标 + [ ]
2、迭代器begin + end 或 rbrgin + rend
3、范围for底层还是借用迭代器实现

operator[ ]

operator[ ]就是对[ ]的重载，是我们可以像C语言那样使用下标 + [ ]去访问元素。

void test()
{
	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++)
	{
		v[i] += 1;
		cout << v[i] << " "; // 2 3 4 5
	}
}

迭代器

 vector的迭代器和string的迭代器近乎一致，规则也都类似。

iterator的使用接口说明
1、begin + end

begin获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，

end获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator

2、rbegin + rend

rbegin获取最后一个数据位置的reverse_iterator，

rend获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

正向迭代器：

void test2()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	//2、迭代器
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		*it -= 2;
		cout << *it << " "; // -1 0 1 2
		it++;
	}
}

反向迭代器：

void test()
{
	vector<int> v(10, 5);
	vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
	while (rit != v.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
}

范围for

范围for的底层就是替换了迭代器，先前string类已经实现过。

​3、范围for
void test()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	//3、范围for
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " "; //1 2 3 4
	}
}

2.3、vector的空间增长问题

容量空间接口说明
1、size获取数据个数
2、capacity获取容量大小
3、max_size判断是否为空
4、resize改变vector中的size
5、reserve改变vector的capacity

size和capacity

vector的size是用来获取有效数据个数，而capacity就是获取容量大小：

void test()
{
	vector<int> v(7, 5);
	cout << v.size() << endl;//7
	cout << v.capacity() << endl;//5
}

max_size

max_size的作用是返回vector容器可以容纳的最大元素数，用类型的最大值除以sizeof(类型）即max_size。

void test()
{
	vector<int> v1;
	cout << v1.max_size() << endl;//1073741823
	vector<char> v2;
	cout << v2.max_size() << endl;//2147483647
}

reserve

reserve的作用是请求更改容量capacity。

如果 n 大于当前容量，则该函数会导致容器重新分配其存储，将其容量增加到 n（或更大）。在所有其他情况下，函数调用不会导致重新分配，且容量不会受影响。

void test()
{
	vector<int> v(10, 5);
	cout << v.capacity() << endl;//10
	//如果n > 当前容量大小，更新容量至n
	v.reserve(100);
	cout << v.capacity() << endl;//100
	//如果n < 当前容量大小，不做出任何改动
	v.reserve(20);
	cout << v.capacity() << endl;//100
}

补充：

void test()
{
	size_t sz;
	std::vector<int> foo;
	sz = foo.capacity();
	std::cout << "making foo grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i) 
	{ 
		foo.push_back(i);
		if (sz != foo.capacity()) 
		{
			sz = foo.capacity();
			std::cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

测试结果如下：

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。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。

为什么一定要按照1.5倍或2倍增长呢？

答案：合适，单次增容越多，插入N个值，增容次数越少，效率就越高，但是浪费空间就越多。单次增容越少，就会导致频繁增容，效率低下。1.5倍或2倍是最平衡的做法。

resize

resize在空间的同时也进行了初始化。

如果 n 小于当前容器大 小，则内容将减少到其前 n 个元素，删除超出（并销毁）的元素。如果 n 大于当前容器大小 ，则通过在末尾插入所需数量的元素以达到 n 的大小来扩展内容。如果指定了 val，则新元素将初始化为 val 的副本，否则，它们将进行值初始化。

void test()
{
	vector<int> v(10, 5);
	cout << v.size() << endl;//10
	cout << v.capacity() << endl;//10
	//如果n的大小 > size和capacity，更新到n。超出的部分用1初始化
	v.resize(100, 1);
	cout << v.size() << endl;//100
	cout << v.capacity() << endl;//100
	//如果n的大小 < size，更新size到n，容量capacity不变
	v.resize(50);
	cout << v.size() << endl;//50
	cout << v.capacity() << endl;//100
	//如果n的大小 > size，且 < capacity，更新size到n，容量capacity不变
	v.resize(70);
	cout << v.size() << endl;//50
	cout << v.capacity() << endl;//100
}

2.4、vector的增删查改

vector增删查改接口说明
1、push_back尾插
2、pop_back尾删
3、insert在下标为pos的前面插入val
4、erase删除下标为pos的值
1、find查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
2、sort排序。（注意这里也不是vector的函数接口，只是用于排序）

push_back和pop_back

这俩接口和string类以及数据结构的没啥区别，这里简单给出测试用例：

void test()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(10);
	v.pop_back();
	v.pop_back();
}

insert和erase

insert就是在下标为pos的前面插入val，erase就是删除下标为pos的值

void test9()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(10);
//insert
	v.insert(v.begin(), 0); //在下标为0的位置插入0
	v.insert(v.begin(), 2, -1);//在下标为0的位置往后插入两个-1
	for (auto e : v)
		cout << e << " "; //-1 -1 0 1 10
	cout << endl;
	v.insert(v.begin() + 3, 2);//在下标为3的位置插入2
	for (auto e : v)
		cout << e << " "; //-1 -1 0 2 1 10
	cout << endl;
//erase
	v.erase(v.begin()); //头删
	for (auto e : v)
		cout << e << " "; //-1 0 2 1 10
	cout << endl;
	v.erase(v.begin() + 3); //删除下标为3的值
	for (auto e : v)
		cout << e << " "; //-1 0 2 10
	cout << endl;
	//删除在该迭代器区间内的元素（左闭右开）
	v.erase(v.begin(), v.begin() + 3);//删除下标[0, 3)左闭右开的值
	for (auto e : v)
		cout << e << " ";//10
}

find

这里的find并不是vector的成员函数，这个是算法模块实现。其本质就是在一段左闭右开的迭代器区间去寻找一个值。找到了就返回它的迭代器，找不到就返回它的开区间那个迭代器。

void test()
{
	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(), 3);
	auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);//调用find在左闭右开的区间内寻找val
	if (pos != v.end())
	{
		cout << "找到了" << endl;
		v.erase(pos);//找到后，把该值删掉
	}
	else
	{
		cout << "没有找到" << endl;
	}
	for (auto e : v)
		cout << e << " "; //1 2 4
}

sort

sort函数也不是vector的成员函数，这里只是为了对vector创建的数据进行排序。

void test()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(-23);
	v.push_back(30);
	v.push_back(9);
	v.push_back(0);
	v.push_back(-90);
//默认sort是升序
	sort(v.begin(), v.end());
	for (auto e : v)
		cout << e << " "; //-90 -23 0 1 9 30
	cout << endl;
//要排降序，就要用到仿函数,具体是啥后续详谈
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
	for (auto e : v)
		cout << e << " "; //30 9 1 0 -23 -90
}

 总结

到此这篇关于c++中vector常用接口说明的文章就介绍到这了,更多相关C++ vector常用接口内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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