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vector 的介绍

底层：动态顺序表（可以管理任意类型）

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，因此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。

vector 的定义

(constructor)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

代码示例

// constructing vectors
#include <iostream>
#include <vector>int main() {// constructors used in the same order as described above:std::vector<int> first;                                // empty vector of intsstd::vector<int> second(4, 100);                       // four ints with value 100std::vector<int> third(second.begin(), second.end());  // iterating through secondstd::vector<int> fourth(third);                        // a copy of third// the iterator constructor can also be used to construct from arrays:int myints[] = { 16,2,77,29 };std::vector<int> fifth(myints, myints + sizeof(myints) / sizeof(int));std::cout << "The contents of fifth are:";for (std::vector<int>::iterator it = fifth.begin(); it != fifth.end(); ++it) {std::cout << ' ' << *it;}std::cout << '\n';return 0;
}

代码生成图

vector iterator 的使用

iterator的使用	接口说明
begin()	获取第一个数据位置的iterator
end()	获取最后一个数据的下一个位置的iterator
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
cbegin()	获取第一个数据位置的const_iterator
cend()	获取最后一个数据的下一个位置的const_iterator

代码示例

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;void PrintVector(const vector<int>& v)
{// 使用const迭代器进行遍历打印 vector<int>::const_iterator it = v.cbegin(); while (it != v.cend()){cout << *it << " ";++it; }cout << endl;
}int main() {// 使用push_back插入4个数据 vector<int> v; v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4);// 使用迭代器进行遍历打印 	、vector<int>::iterator it = v.begin(); while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it; }cout << endl;// 使用迭代器进行修改 it = v.begin(); while (it != v.end()) {*it *= 2;++it; }// 使用反向迭代器进行遍历再打印 vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin(); while (rit != v.rend()){cout << *rit << " ";++rit; }cout << endl;PrintVector(v);return 0; 
}

代码生成图

vector 空间增长问题

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(重点)	改变vector的size
reserve (重点)	改变vector的capacity

要点总结：

1. 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，顺序表增容都是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。
2. resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
3. 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。

代码示例

// vector::capacity
#include <iostream>
#include <vector>int main() {size_t sz;std::vector<int> foo;sz = foo.capacity();	// capacity = size = 0std::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';}}return 0;
}vs:运行结果:
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: 141g++运行结果:
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

// vector::reserve
#include <iostream>
#include <vector>int main() {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';}}std::vector<int> bar;sz = bar.capacity();bar.reserve(100);   // this is the only difference with foo abovestd::cout << "making bar grow:\n";for (int i = 0; i < 100; ++i) {bar.push_back(i);if (sz != bar.capacity()) {sz = bar.capacity();std::cout << "capacity changed: " << sz << '\n';}}return 0;
}

// vector::resize
#include <iostream>
#include <vector>int main() {std::vector<int> myvector;// set some initial content:for (int i = 1; i < 10; i++) {myvector.push_back(i);}myvector.resize(5);myvector.resize(8, 100);myvector.resize(12);std::cout << "myvector contains:";for (int i = 0; i < myvector.size(); i++)std::cout << ' ' << myvector[i];std::cout << '\n';return 0;
}

vector 增删查改

vector增删查改	接口说明
push_back(重点)	尾插
pop_back (重点)	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[] (重点)	像数组一样访问

代码示例

// push_back/pop_back
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main() {int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()) {cout << *it << " ";++it;}cout << endl;v.pop_back();v.pop_back();it = v.begin();while (it != v.end()) {cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;
}

// find / insert / erase
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;int main() {int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));// 使用find查找3所在位置的iteratorvector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);// 在pos位置之前插入30 v.insert(pos, 30);vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()) {cout << *it << " ";++it;}cout << endl;pos = find(v.begin(), v.end(), 3); // 删除pos位置的数据v.erase(pos);it = v.begin();while (it != v.end()) {cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;
}

// operator[]+index 和 C++11中vector的新式for+auto的遍历 
// vector使用这两种遍历方式是比较便捷的。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main() {int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));// 通过[]读写第0个位置。 v[0] = 10;cout << v[0] << endl;// 通过[i]的方式遍历vectorfor (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << " ";cout << endl;vector<int> swapv;swapv.swap(v);cout << "v data:";for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) {cout << v[i] << " ";}cout << endl;cout << "swapv data:";for (size_t i = 0; i < swapv.size(); ++i) {cout << swapv[i] << " ";}cout << endl;// C++11支持的新式范围for遍历 for (auto x : v) {cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

vector 迭代器失效问题

以下这段话来自《C++标准程序库》—第六章STL容器

“vector迭代器失效发生在下列两种情况

1. 使用者在一个较小索引位置上安插和移除操作
2. 由于容量变化而引起内存分配”

要深刻理解这段话并不容易—-

其实这里迭代器失效的两种情况代表了两种不同的失效含义：

1. 当在vector中的某一位置安插（v.insert())或移除(v.erase())某个元素时，且当安插操作时，容器还有一定的容量（v.capacity())来容纳这个元素。如此一来，安插和移除操作不会因容器满而重新分配内存。

在安插和移除操作后，作用点位置前的元素并没改变，而操作位置后的元素向后或向前移动一位。因此作用点后的各元素迭代器失效。注意此处的失效只是与安插或移位前定义的迭代器的意图出现稍微偏差。

2. 我们知道vector实际上是连续存储的动态数组，因此当容器满时，为了保证连续存储需要重新开辟空间并将其原有数组拷贝到新空间，这使得原来空间的迭代器全部失效。此处的失效会在调试时出现debug assertion failed错误，这是由访问一个野指针而引起。

注意：vector为其分配内存的机制为：每次当容器满而重新分配内存时，都会分配比所需内存多的空间，因此，大多数安插和移除元素并不会发生内存的重新分配。这在一定程度上优化了vector的效率，避免了每次插入都进行内存重新分配这一耗时的操作。但是，尽管如此，我们也应坚决杜绝使用安插操作前定义的迭代器。

代码示例

// insert/erase导致的迭代器失效 
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;int main() {int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));// 使用find查找3所在位置的iteratorvector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。 v.erase(pos);cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问// 在pos位置插入数据，导致pos迭代器失效。// insert会导致迭代器失效，是因为insert可能会导致增容，// 增容后pos还指向原来的空间，而原来的空间已经释放了。 pos = find(v.begin(), v.end(), 3);v.insert(pos, 30);cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问return 0;
}

// 常见的迭代器失效的场景 
#include <iostream> 
#include <algorithm> 
#include <vector>
using namespace std;int main() {int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));// 实现删除v中的所有偶数// 下面的程序会崩溃掉，如果是偶数，erase导致it失效 // 对失效的迭代器进行++it，会导致程序崩溃 vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0)v.erase(it);++it;}// 以上程序要改成下面这样，erase会返回删除位置的下一个位置 vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0)it = v.erase(it);else++it;}return 0;
}

vector 嵌套的使用

二维向量：vector<vector<int>>

定义:

注意 vector<vector<int> >后面的尖括号前面要加上空格
否则在有些编译器下会出现问题（已知：VC）

vector<vector<int>> A;//错误的定义方式
vector<vector<int> > A;//正确的定义方式

插入元素:

若想定义A = [[0,1,2],[3,4]]，有两种方法。

1. 定义vector B分别为[0,1,2]和[3,4]，然后放入vector A。

vector<vector<int> > A;vector<int> B;
B.push_back(0);
B.push_back(1);
B.push_back(2);A.push_back(B);B.clear();
B.push_back(3);
B.push_back(4);A.push_back(B);

vector<vector<int> > A;
for(int i = 0; i < 2; ++i)  A.push_back(vector<int>());  A[0].push_back(0);
A[0].push_back(1);
A[0].push_back(2);
A[1].push_back(3);
A[1].push_back(4);

长度

//vector<vector<int> >A中的vector元素的个数
len = A.size();
//vector<vector<int> >A中第i个vector元素的长度
len = A[i].size();

访问某元素

访问某元素时，方法和二维数组相同，例如：

//根据前面的插入，可知输出1。
printf("%d\n", A[0][1]);

一维 vector 的初始化及赋值方式

1. 不带参数的构造函数初始化

初始化一个size为0的vector：

vector<int> abc;

2. 带参数的构造函数初始化

初始化size，指定大小，但不设置初始值(初始值默认为0)：

vector<int> abc(10);    //初始化了10个默认值为0的元素

初始化size，指定大小，并设置初始值：

vector<int> cde(10，1);    //初始化了10个值为1的元素

3. 通过数组地址初始化

int a[5] = {1,2,3,4,5};
//通过数组a的地址初始化，注意地址是从0到5（左闭右开区间）
vector<int> b(a, a+5);

4. 通过同类型的vector初始化

vector<int> a(5,1);
//通过a初始化
vector<int> b(a);

5. 通过insert函数进行初始化

//insert初始化方式将同类型的迭代器对应的始末区间（左闭右开区间）内的值插入到vector中
vector<int> a(6,6);
vecot<int> b;
//将a[0]~a[3]插入到b中，b.size()由0变为4
b.insert(b.begin(), a.begin(), a.begin() + 4);

insert也可通过数组地址区间实现插入：

int a[6] = {6,6,6,6,6,6};
vector<int> b;
//将a的所有元素插入到b中
b.insert(b.begin(), a, a+7);

此外，insert还可以插入m个值为n的元素：

//在b开始位置处插入6个6
b.insert(b.begin(), 6, 6);

6. 通过copy函数赋值

vector<int> a(5,1);
int a1[5] = {2,2,2,2,2};
vector<int> b(10);/*将a中元素全部拷贝到b开始的位置中,注意拷贝的区间为a.begin() ~ a.end()的左闭右开的区间*/
copy(a.begin(), a.end(), b.begin());//拷贝区间也可以是数组地址构成的区间
copy(a1, a1+5, b.begin() + 5);

二维 vector 的初始化

1.直接用初始化方法（刚开始没想到）

	vector<vector<int>> res(r, vector<int>(c, 0));

2.用resize()来控制大小

	vector<vector<int> > res;res.resize(r);	// r 行for (int k = 0; k < r; ++k){res[k].resize(c);	// 每行为 c 列}

vector 习题

1. 下面这个代码输出的是()

#include <iostream> 
#include <vector> 
using namespace std; int main(void)
{vector<int>array; array.push_back(100);array.push_back(300); array.push_back(300); array.push_back(300); array.push_back(300); array.push_back(500);vector<int>::iterator itor;for(itor=array.begin();itor!=array.end();itor++) {if(*itor==300) {itor=array.erase(itor); }} for(itor=array.begin();itor!=array.end();itor++) {cout<<*itor<<""; }return 0; 
}

A. 100 300 300 300 300 500
B. 100 3OO 300 300 500
C. 100 300 300 500
D. 100 300 500
E. 100 500
F. 程序错误

正确答案:

C

答案解析：

迭代器将array中的元素删除之后，迭代器指向的是被删元素的下一个，在进行了一次itor++操作之后，指向了被删除元素的后边第二个。所以此循环中有两个“300”没有被删掉。

2. 下面关于迭代器失效的描述哪个是错误的（）

A. vector的插入操作不会导致迭代器失效
B. map的插入操作不会导致迭代器失效
C. vector的删除操作只会导致指向被删除元素及后面的迭代器失效
D. map的删除操作只会导致指向被删除元素的迭代器失效

正确答案

A

答案解析

vector是顺序存储的，只有在尾部插入才不会导致迭代器失效，在头部插入或者中间插入都会导致插入的部位以及其后的所有迭代器都失效；
map是映射，key和value是一一对应的，在内存中是零散存在的，迭代器通过key找到value，无论怎么插入都不会让迭代器失效，当然删除只会使得被删除元素的迭代器失效

2. vector中存放自定义类 ,对类有什么要求

自定义的类必须有默认构造函数。因为vector会调用默认构造函数来初始化元素的对象。

那必须要明确：编译器什么时候隐式声明默认构造函数？

有两个条件：

• 该类没有显式声明任何构造函数。–既然你都定义了，系统就不给你生成了。

• 数据成员中没有 const 和 引用。–因为要初始化。

满足则隐式生成默认构造函数。这里强调“任何”，是指即使用户自定义了复制构造函数或一个需要多个参数的构造函数，默认构造函数也不会被隐式声明了。在定义一个类时要保证有默认的构造函数。

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如有不同意见，欢迎留言探讨！