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STL之vector容器

ai 2025/5/4 6:21:14

vector的介绍

1.vector是可变大小数组的容器

2.像数组一样，采用连续的空间存储，也就意味着可以通过下标去访问，但它的大小可以动态改变

3.每次的插入都要开空间吗？开空间就要意味着先开临时空间，然后在拷贝旧的到新的上面，在释放原来的，就时间而言，这是一个相对代价很高的任务；显然这是不行的，vector的分配策略：会分配一些而外的空间以适应可能的增长，例如我们平时说的以1.5或者2倍的方式增容，不同的库选择不同的策略权衡空间的使用和重新分配，以至于在插入一个元素时能在常数时间内插入；

vector的使用

构造函数：

注意：这里的allocator_type是空间配置器，与内存池相关，可以暂时忽略

这里的vector<int>要传模板，指明你每个元素里面存的类型是什么

第一个能构造一个空的vector数组

第二个能构造4个元素，每个元素里面存100的数组

第三个传迭代器能根据迭代器构造出一个对象

第四个是拷贝构造函数

如果第二个中我没有指定每个元素为100，它会根据你传的模板是什么初始化为啥，例如你传int就初始化为0

3种遍历方式

1.operator[]

因为底层是数组，所以重载了operator[]方便遍历

for(size_t i=0;i<vt.size();i++)
{cout<<vt[i]<<" ";
}

2.迭代器遍历

可以看到vector容器提供了begin/end和rbegin/rend，这说明我们可以正反向遍历

vector<int>::iterator it=vt.begin();
while(it!=vt.end())
{cout<<*it;it++;
}vector<int>::reverse_iterator rit=rbegin();
while(it!=rbegin())
{cout<<*it;it++;
}

3.返回for遍历：底层就是迭代器，只要能实现迭代器就能实现范围for

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

注意：如果你有一个函数，例如打印函数，你是不想修改数组里面元素的值，那传参时需要传const修饰的数组，此时你在打印函数中使用迭代器，只能用const迭代器

迭代器分两个版本，一个是const迭代器一个是普通迭代器

void Print(const vector<int>&vt)
{vector<int>::const_iterator it=vt.begin();while(it!=vt.end())
{
cout<<*it;
*it+=1;//这句是错的，你传了const就意味着你不能通过迭代器去修改
}
}

capacity函数接口

size()：顾名思义就是返回数组的大小，这里的大小是有效元素的大小

capacity():是返回这里数组的容量，也就是你动态开辟出来的大小

empty():判断是否为空；如果没有元素即返回true，有就返回false

resize():改变数组的size

reserve()：改变数组的容量，如果提前知道空间可以减少增容的代价

注意：vs2022是以1.5倍增长，gcc是以两倍增长，两个用的STL版本不一样，vs使用PJ版本，gcc是用SGI版本

Modifiers函数接口

数组当然实现的是尾插和尾删，效率高，如果你有头插和头删最好别选vector（后面会介绍list和vector的优缺点）

push_back()：尾插一个数据

pop_back():尾删一个数据

insert():任意位置的插入，在pos位置之前插入

注意：这里传迭代器

erase():任意位置的删除，删除pos位置的元素，返回下一个元素的迭代器

注意：这里我们不知道要删除的元素的位置该如何找到呢？vector没有实现find

可以调用<algorithm>库实现的find

找到返回pos位置的迭代器，找不到返回end();

swap():交换两个vector的数据空间

clear():清空元素，但开辟的空间没有释放

重点谈迭代器失效问题

迭代器的主要作用是让算法不用关系底层数据结构，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，实际就是迭代器底层对应的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，造成的后果就是程序崩溃（即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃）

第一种情况：

如果你先定义了迭代器vector<int>::iterator it=vt.begin();

然后在进行各种扩容操作reserve，resize，insert，assign，push_back等

然后在使用迭代器，那原来的指针it指向的的那块空间已经被释放了，因为你进行了扩容开辟了新空间，你在使用迭代器去解引用或者it！=vt.end()等操作都可能会造成程序崩溃

第二种情况：

比如你使用库实现的find去查找某个元素，会返回一个迭代器类型，然后在释放这个位置的元素

vector<int>::iterator pos=find(vt.begin(),vt.end(),3);
if(pos!=vt.end())
{erase(pos);
}
cout<<*pos<<;//此处会导致非法访问

erase删除pos位置之后，pos位置之后的元素会往前挪动，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器是不会失效的，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，pos就会失效，因此删除vector中任意位置的元素是，vs就认为该位置迭代器失效了

动态二维数组的理解：

我们如何创建一个二维数组，可以想象每个vector的元素都是一个vector<int>

vector<vector<int>> vv(5);

这里可以想象一个一维数组，有五个元素，每个元素都是一个vector<int>

那我们如何初始化呢

第一种：我们学过vector<int> v(3,5)//这是创建3个元素，每个元素都是5，因此我们可以这与初始化二维数组，rows是行，每个元素是vector<int>(cols),initial)

int main() {// 定义二维数组的行数和列数int rows = 3;int cols = 4;// 初始值int initialValue = 0;// 创建并初始化二维 vectorstd::vector<std::vector<int>> twoDArray(rows, std::vector<int>(cols, initialValue));// 输出二维数组for (const auto& row : twoDArray) {for (int element : row) {std::cout << element << " ";}std::cout << std::endl;}return 0;
}

第二种：

可以创建好二维数组，在用循环依次填入数据


int main() {// 定义二维数组的行数和列数int rows = 3;int cols = 4;// 初始值int initialValue = 0;// 创建空的二维 vectorstd::vector<std::vector<int>> twoDArray;// 逐行添加元素for (int i = 0; i < rows; ++i) {std::vector<int> row(cols, initialValue);twoDArray.push_back(row);}// 输出二维数组for (const auto& row : twoDArray) {for (int element : row) {std::cout << element << " ";}std::cout << std::endl;}return 0;
}

第三种：使用c++11的初始化列表进行初始化

int main() {// 使用列表初始化创建二维 vectorstd::vector<std::vector<int>> twoDArray = {{1, 2, 3},{4, 5, 6},{7, 8, 9}};// 输出二维数组for (const auto& row : twoDArray) {for (int element : row) {std::cout << element << " ";}std::cout << std::endl;}return 0;
}

注意：当我们创建好了之后，可以像一个二维数组一样使用vv[i][j]去访问每个元素

实质就是operator[]重载运算符，第一个[]先和vv结合，第二个后结合就可以访问了