C++初阶:容器(Containers)vector常用接口详解

介绍完了string类的相关内容后:C++初阶:适合新手的手撕string类(模拟实现string类)
接下来进入新的篇章,容器vector介绍:


文章目录

  • 1.vector的初步介绍
  • 2.vector的定义(constructor)
  • 3.vector迭代器( iterator )
  • 4.vector的三种遍历
    • 4.1正常for循环
    • 4.2范围for循环
    • 4.3两种迭代器(正向和反向)
  • 5.vector扩容相关(resize和reserve)
    • 5.2reserve()
    • 5.2resize()
  • 6. vector 增删查改
    • 6.1push_back和pop_back
    • 6.2find、Insert、erase
    • 6.3swap


1.vector的初步介绍

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翻译过来就是:

  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

2.vector的定义(constructor)

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  1. 默认构造函数:explicit vector (const allocator_type& alloc = allocator_type())。这是默认构造函数,它创建一个空的 std::vector 对象。如果提供了分配器(allocator),则使用提供的分配器;否则使用默认分配器。
  2. 填充构造函数:explicit vector (size_type n, const value_type& val = value_type(), const allocator_type& alloc = allocator_type())。这个构造函数创建一个包含==n 个元素的 std::vector,每个元素的值都是 val ==。同样地,您可以选择提供一个分配器,如果没有提供,则使用默认分配器。
  3. 范围构造函数:template <class InputIterator> vector (InputIterator first, InputIterator last, const allocator_type& alloc = allocator_type())。这个构造函数使用迭代器范围[first, last) 中的元素来初始化 std::vector。这使得您可以使用另一个容器的一部分或全部元素来初始化 std::vector
  4. 复制构造函数:vector (const vector& x)。这个构造函数创建一个新的 std::vector,并使用另一个 std::vector x 中的元素进行初始化
构造函数声明接口说明
vector()(重点)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)(重点)拷贝构造
vector(InputIterator first, InputIterator last)使用迭代器进行初始化构造
int main()
{vector<int> v1;//空参构造vector<int> v2(5, 1);//构造并初始化5个1vector<int> v3(v2);//拷贝构造string s1("abc");vector<int> v4(s1.begin(), s1.end());//使用迭代器进行初始化构造return 0;
}

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这里v4中都存的是ASCII码值


3.vector迭代器( iterator )

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迭代器说明
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
rbegin获取最后一个数据位置的reverse_iterator (反向迭代器的移动方向是与正向迭代器相反的,即 ++ 操作符会使迭代器向前移动,而 -- 操作符会使迭代器向后移动)
rend获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

4.vector的三种遍历

4.1正常for循环

void test2()
{string s1("abc");vector<char> v(s1.begin(), s1.end());//使用迭代器进行初始化构造for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}
}int main()
{test2();
}

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4.2范围for循环

void test3()
{string s1("abc");vector<int> v(s1.begin(), s1.end());//这里用int,不是charfor (auto e : v){cout << e << " ";}
}int main()
{test3();
}

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4.3两种迭代器(正向和反向)

void test4()
{string s1("abc");vector<char> v(s1.begin(), s1.end());//使用迭代器进行初始化构造vector<char>::iterator it = v.begin();//正向遍历while (it != v.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;vector<char>::reverse_iterator rit = v.rbegin();//反向遍历while (rit != v.rend()){cout << *rit << " ";rit++;//是++不是--}//反向迭代器的移动方向是与正向迭代器相反的//即 ++ 操作符会使迭代器向前移动,而 -- 操作符会使迭代器向后移动
}int main()
{test4();
}

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5.vector扩容相关(resize和reserve)

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。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

5.2reserve()

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reserve 函数用于改变容器的容量,即修改容器内部用于存储元素的空间大小。这个函数可以用来避免多次重新分配内存的开销,从而提高性能。但需要注意的是,reserve 只会增加容器的容量,而不会影响容器的大小

void test5()
{vector<int> v(10, 1);//10个1cout << v.capacity() << endl;v.reserve(20);cout << v.capacity() << endl;v.reserve(15);cout << v.capacity() << endl;v.reserve(5);cout << v.capacity() << endl;
}int main()
{test5();
}

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5.2resize()

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resize 函数用于改变容器的大小,即修改容器中元素的数量。如果将 resize 函数的参数设置为比当前大小小的值,那么容器将缩小到指定的大小,并丢弃多余的元素。如果将参数设置为比当前大小大的值,那么容器将增大到指定的大小,并且新元素不指明的话将被默认构造(对于内置类型,新元素将被初始化为 0)

void test6()
{vector<int> v(10, 1);//10个1cout << "capacity:" << v.capacity() << "size:" << v.size() << endl;v.resize(20);cout << "capacity:" << v.capacity() << "size:" << v.size() << endl;v.resize(15);cout << "capacity:" << v.capacity() << "size:" << v.size() << endl;v.resize(5);cout << "capacity:" << v.capacity() << "size:" << v.size() << endl;
}int main()
{test6();
}

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6. vector 增删查改

接口说明
push_back尾部插入元素
pop_back尾部删除元素
find查找元素
insert在指定位置插入元素
erase删除指定位置的元素
swap交换两个 vector 的数据空间
operator[]像数组一样使用下标访问元素

6.1push_back和pop_back

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void test7()
{vector<int> v(10, 1);//10个1for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;v.push_back(10);for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;v.pop_back();for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;
}int main()
{test7();
}

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6.2find、Insert、erase

  1. find
    • 形式:iterator find (iterator first, iterator last, const T& val);
    • 参数说明:firstlast 表示查找范围的起始和结束迭代器;val 是要查找的值
    • 作用:在指定范围内查找指定的值,并返回第一个匹配元素的迭代器
  2. insert
    • 形式:iterator insert (iterator position, const T& val);
    • 参数说明:position 表示插入位置的迭代器;val 是要插入的值
    • 作用:在指定位置之前插入一个元素
  3. erase
    • 形式:iterator erase (iterator position);iterator erase (iterator first, iterator last);
    • 参数说明:position 表示要删除的位置的迭代器;firstlast 表示要删除的范围的起始和结束迭代器
    • 作用:删除指定位置的元素,或者指定范围内的元素
void test8()
{vector<int> v;for (int i = 1; i < 6; i++){v.push_back(i);}for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);//找到3的位置v.insert(it, 0);//插入for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;v.erase(v.begin(),v.end());//全删了for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;
}int main()
{test8();
}

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6.3swap

swap

  • 形式:void swap (vector& x);
  • 参数说明:x 是另一个 vector
  • 作用:交换两个 vector 的数据空间,使它们的内容互相交换
void test9()
{vector<int> v1;for (int i = 1; i < 6; i++){v1.push_back(i);}vector<int> v2(10, 1);cout << "还没交换" << endl;for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;v1.swap(v2);//二者交换cout << "交换后" << endl;for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;
}int main()
{test9();
}

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常用的接口就这些了,下次就来进行模拟实现了,感谢大家支持!!!

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