1. vector介绍
类似于数据结构中讲到过的顺序表
- vector是表示可变大小数组的序列容器。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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 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
2. vector使用
vector学习时一定要学会查看文档：vector官方文档参考，vector在实际中非常的重要，在实际中我们熟悉常见的接口就可以，下面列出了哪些接口是要重点掌握的。
2.1vector的定义
| 构造函数声明 | 接口说明 |
| vector() | 无参构造 |
| vector（size_type n, const value_type& val = value_type()） | 构造并初始化n个val |
| vector (const vector& x) | 拷贝构造 |
| vector (InputIterator first, InputIterator last) | 使用迭代器进行初始化构造 |
在使用vector之前需要包含vector对应的头文件：#include <vector>
#include <vector> //定义测试 void test_vector1() { //1. 无参 vector<int> v1; //2. n个val构造 vector<int> v2(10, 0); //3. 使用迭代器区间 vector<int> v3(v2.begin(), v2.end()); //4. 使用其他容器的迭代器区间 string str = "Hello World!"; vector<int> v4(str.begin(), str.end()); //拷贝构造 vector<int> v5(v2); }
2.2vector迭代器
| iterator的使用 | 接口说明 |
| begin + end |
获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下一个位置 的iterator/const_iterator |
| rbegin + rend | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的 reverse_iterator |
//迭代器 void test_vector2() { vector<int> v2(10, 0); for (size_t i = 0; i < v2.size(); i++) { //vector也可以使用[] cout << v2[i] << " "; } cout << endl; //迭代器的使用 //vector<int>::iterator it = v2.begin(); auto it = v2.begin(); while (it != v2.end()) { cout << *it << " "; it++; } cout << endl; //范围for for (auto e : v2) { cout << e << " "; } cout << endl; }
2.3vector空间增长
| 容量空间 | 接口说明 |
| size | 获取数据个数 |
| capacity | 获取容量大小 |
| empty | 判断是否为空 |
| resize | 改变vector的size |
| reserve | 改变vector的capacity |
- 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，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。
- 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。
- resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
// 测试vector的默认扩容机制 void TestVectorExpand() { size_t sz; vector<int> v; sz = v.capacity(); cout << "making v grow:\n"; for (int i = 0; i < 100; ++i) { v.push_back(i); if (sz != v.capacity()) { sz = v.capacity(); cout << "capacity changed: " << sz << '\n'; } } }
vs：运行结果：vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 3
capacity changed: 4
capacity changed: 6
capacity changed: 9
capacity changed: 13
capacity changed: 19
capacity changed: 28
capacity changed: 42
capacity changed: 63
capacity changed: 94
capacity changed: 141
g++运行结果：linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 4
capacity changed: 8
capacity changed: 16
capacity changed: 32
capacity changed: 64
capacity changed: 128
如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够（reserve()）
就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题。重点来看一下resize和reserve：
如我我们要对一个vector进行初始化，那必然先要进行空间的创建，然后再进行初始化，那么在这里是需要resize还是reserve？
resize改变的是vector的size，而size代表的是有效元素的个数，reserve改变的vector的capacity，而capacity代表的是有效空间，所以要对一个vector进行初始化是需要使用resize的。
//容量 void test_vector3() { vector<int> v; //v.reserve(100); // size == 0 capacity == 100 v.resize(100); // size == 100 capacity == 100 //初始化 for (size_t i = 0; i < v.size(); i++) { v[i] = i; } for (auto e : v) { cout << e << " "; } cout << endl; }
2.4vector增删查改
| vector增删查改 | 接口说明 |
| push_back | 尾插 |
| pop_back | 尾删 |
| find | 查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口） |
| insert | 在position之前插入val |
| erase | 删除position位置的数据 |
| swap | 交换两个vector的数据空间 |
| operator[ ] | 像数组一样访问 |
1. 尾插、尾删
void test_vector4() { vector<int> v; //尾插 v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); v.push_back(5); for (auto e : v) { cout << e << " "; } cout << endl; //尾删 v.pop_back(); v.pop_back(); for (auto e : v) { cout << e << " "; } cout << endl; }
2. 插入（insert）、删除（erase）、查找（find）
find算法不属于vector中的接口（方便插入和删除）
//插入、删除 void test_vector5() { vector<int> v; v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); v.push_back(5); //头插 v.insert(v.begin(), 0); //头删 v.erase(v.begin()); //在pos位置插入 v.insert(v.begin() + 2, 30); //删除pos位置 v.erase(v.begin() + 2); //在pos位置插入n个val v.insert(v.begin() + 1, 5, 10); //找到5个10并删除 for (size_t i = 0; i < 5; i++) { v.erase(find(v.begin(), v.end(), 10)); } }
2.4.1 迭代器失效
当使用vector进行insert、erase操作时，vector的迭代器都会失效：
void test_vector7() { vector<int> v; v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); v.push_back(5); vector<int>::iterator it = v.begin(); while (it != v.end()) { cout << *it << ' '; v.insert(v.begin() + 2, 7); //造成迭代器失效 it++; } } void test_vector8() { vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; vector<int>::iterator it = v.begin(); //删除偶数 while (it != v.end()) { if (*it % 2 == 0) { v.erase(it); } it++; } }
同样的string的insert和erase也会导致迭代器失效：
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。
3. 清理（clear）和缩容 （shrink_to_fit）
clear：只清理数据，不释放空间。
shrink_to_fit：将capacity缩到size
void test_vector6() { vector<int> v; v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); v.push_back(5); for (auto e : v) { cout << e << " "; } cout << endl; cout << v.size() << endl; cout << v.capacity() << endl; //清理 v.clear(); cout << v.size() << endl; cout << v.capacity() << endl; //缩容 v.shrink_to_fit(); cout << v.size() << endl; cout << v.capacity() << endl; }
朋友们、伙计们，美好的时光总是短暂的，我们本期的的分享就到此结束，欲知后事如何，请听下回分解~，最后看完别忘了留下你们弥足珍贵的三连喔，感谢大家的支持！
