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詳解C++編程中的vector類容器用法

2020-05-23 14:04:43
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供稿:網友
vector是一個標準庫中的容器,使用時需要包含#include <vector>頭文件,也可以說vector是一個類模板而不是一種數據類型,對它的定義,需要指定類型,需要的朋友可以參考下
 

vector簡介
vector是STL中最常見的容器,它是一種順序容器,支持隨機訪問。vector是一塊連續分配的內存,從數據安排的角度來講,和數組極其相似,不同的地方就是:數組是靜態分配空間,一旦分配了空間的大小,就不可再改變了;而vector是動態分配空間,隨著元素的不斷插入,它會按照自身的一套機制不斷擴充自身的容量。

vector的擴充機制:按照容器現在容量的一倍進行增長。vector容器分配的是一塊連續的內存空間,每次容器的增長,并不是在原有連續的內存空間后再進行簡單的疊加,而是重新申請一塊更大的新內存,并把現有容器中的元素逐個復制過去,然后銷毀舊的內存。這時原有指向舊內存空間的迭代器已經失效,所以當操作容器時,迭代器要及時更新。

vector的數據結構
vector數據結構,采用的是連續的線性空間,屬于線性存儲。他采用3個迭代器_First、_Last、_End來指向分配來的線性空間的不同范圍,下面是聲明3個迭代器變量的源代碼。

template<class _Ty, class _A= allocator< _Ty> > class vector{ ... protected: iterator _First, _Last, _End; };

_First指向使用空間的頭部,_Last指向使用空間大小(size)的尾部,_End指向使用空間容量(capacity)的尾部。例如:

int data[6]={3,5,7,9,2,4}; vector<int> vdata(data, data+6); vdata.push_back(6); ...

vector初始化時,申請的空間大小為6,存放下了data中的6個元素。當向vdata中插入第7個元素“6”時,vector利用自己的擴充機制重新申請空間,數據存放結構如圖所示:

C++編程,vector

簡單描述一下。當插入第7個元素“6”時,vector發現自己的空間不夠了,于是申請新的大小為12的內存空間(自增一倍),并將前面已有數據復制到新空間的前部,然后插入第7個元素。此時_Last迭代器指向最后一個有效元素,而_End迭代器指向vector的最后有效空間位置。我們利用vector的成員函數size可以獲得當前vector的大小,此時為7;利用capacity成員函數獲取當前vector的容量,此時為12。


vector容器類型
vector容器是一個模板類,可以存放任何類型的對象(但必須是同一類對象)。vector對象可以在運行時高效地添加元素,并且vector中元素是連續存儲的。
vector的構造

函數原型:

template<typename T>explicit vector();                 // 默認構造函數,vector對象為空explicit vector(size_type n, const T& v = T());  // 創建有n個元素的vector對象vector(const vector& x);vector(const_iterator first, const_iterator last);

注:vector容器內存放的所有對象都是經過初始化的。如果沒有指定存儲對象的初始值,那么對于內置類型將用0初始化,對于類類型將調用其默認構造函數進行初始化(如果有其它構造函數而沒有默認構造函數,那么此時必須提供元素初始值才能放入容器中)。

舉例:

vector<string> v1;     // 創建空容器,其對象類型為string類vector<string> v2(10);   // 創建有10個具有初始值(即空串)的string類對象的容器vector<string> v3(5, "hello"); // 創建有5個值為“hello”的string類對象的容器vector<string> v4(v3.begin(), v3.end()); // v4是與v3相同的容器(完全復制)

vector的操作(下面的函數都是成員函數)

bool empty() const;          // 如果為容器為空,返回true;否則返回falsesize_type max_size() const;      // 返回容器能容納的最大元素個數size_type size() const;        // 返回容器中元素個數 size_type capacity() const;      // 容器能夠存儲的元素個數,有:capacity() >= size() void reserve(size_type n);       // 確保capacity() >= nvoid resize(size_type n, T x = T());  // 確保返回后,有:size() == n;如果之前size()<n,那么用元素x的值補全。reference front();           // 返回容器中第一個元素的引用(容器必須非空)const_reference front() const;          reference back();           // 返回容器中最后一個元素的引用(容器必須非空)const_reference back() const;reference operator[](size_type pos);  // 返回下標為pos的元素的引用(下標從0開始;如果下標不正確,則屬于未定義行為。const_reference operator[](size_type pos) const; reference at(size_type pos);      // 返回下標為pos的元素的引用;如果下標不正確,則拋出異常out_of_rangeconst_reference at(size_type pos) const;void push_back(const T& x);      // 向容器末尾添加一個元素     void pop_back();            // 彈出容器中最后一個元素(容器必須非空)// 注:下面的插入和刪除操作將發生元素的移動(為了保持連續存儲的性質),所以之前的迭代器可能失效iterator insert(iterator it, const T& x = T());    // 在插入點元素之前插入元素(或者說在插入點插入元素)void insert(iterator it, size_type n, const T& x);   // 注意迭代器可能不再有效(可能重新分配空間)void insert(iterator it, const_iterator first, const_iterator last);iterator erase(iterator it);      // 刪除指定元素,并返回刪除元素后一個元素的位置(如果無元素,返回end())iterator erase(iterator first, iterator last); // 注意:刪除元素后,刪除點之后的元素對應的迭代器不再有效。void clear() const;          // 清空容器,相當于調用erase( begin(), end())void assign(size_type n, const T& x = T());  // 賦值,用指定元素序列替換容器內所有元素void assign(const_iterator first, const_iterator last);const_iterator begin() const;     // 迭代序列iterator begin();const_iterator end() const;iterator end();const_reverse_iterator rbegin() const;reverse_iterator rbegin();const_reverse_iterator rend() const; reverse_iterator rend();

vector對象的比較(非成員函數)

針對vector對象的比較有六個比較運算符:operator==、operator!=、operator<、operator<=、operator>、operator>=。

其中,對于operator==和operator!=,如果vector對象擁有相同的元素個數,并且對應位置的元素全部相等,則兩個vector對象相等;否則不等。
對于operator<、operator<=、operator>、operator>=,采用字典排序策略比較。

注:其實只需要實現operator==和operator!=就可以了,其它可以根據這兩個實現。因為,operator!= (lhs, rhs) 就是 !(lhs == rhs),operator<=(lhs, rhs) 就是 !(rhs < lhs),operator>(lhs, rhs) 就是 (rhs < lhs),operator>=(lhs, rhs) 就是 !(lhs, rhs)。

vector類的迭代器

vector類的迭代器除了支持通用的前綴自增運算符外,還支持算術運算:it + n、it - n、it2 - it1。注意it2 - it1返回值為difference_type(signed類型)。

注意,任何改變容器大小的操作都可能造成以前的迭代器失效。

實例
1.vector 的數據的存入和輸出:

#include<stdio.h>#include<vector>#include <iostream>using namespace std;void main(){ int i = 0;  vector<int> v;  for( i = 0; i < 10; i++ ) {      v.push_back( i );//把元素一個一個存入到vector中 }對存入的數據清空 for( i = 0; i < v.size(); i++ )//v.size() 表示vector存入元素的個數 {     cout << v[ i ] << " "; //把每個元素顯示出來 } cont << endl;}

注:你也可以用v.begin()和v.end() 來得到vector開始的和結束的元素地址的指針位置。你也可以這樣做:

vector<int>::iterator iter;for( iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++ ){  cout << *iter << endl;}

2. 對于二維vector的定義。
(1)定義一個10個vector元素,并對每個vector符值1-10。

#include<stdio.h>#include<vector>#include <iostream>using namespace std;void main(){int i = 0, j = 0;//定義一個二維的動態數組,有10行,每一行是一個用一個vector存儲這一行的數據。所以每一行的長度是可以變化的。之所以用到vector<int>(0)是對vector初始化,否則不能對vector存入元素。vector< vector<int> > Array( 10, vector<int>(0) );for( j = 0; j < 10; j++ ){ for ( i = 0; i < 9; i++ ) {  Array[ j ].push_back( i ); }}for( j = 0; j < 10; j++ ){ for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ ) {  cout << Array[ j ][ i ] << " "; } cout<< endl;}}

(2)定義一個行列都是變化的數組。

#include<stdio.h>#include<vector>#include <iostream>using namespace std;void main(){int i = 0, j = 0;vector< vector<int> > Array;vector< int > line;for( j = 0; j < 10; j++ ){ Array.push_back( line );//要對每一個vector初始化,否則不能存入元素。 for ( i = 0; i < 9; i++ ) {  Array[ j ].push_back( i ); }}for( j = 0; j < 10; j++ ){ for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ ) {  cout << Array[ j ][ i ] << " "; } cout<< endl;}}

(3)使用 vettor erase 刪除指定元素

#include "iostream"#include "vector"using namespace std;int main(){  vector<int> arr;  arr.push_back(6);  arr.push_back(8);  arr.push_back(3);  arr.push_back(8);  for(vector<int>::iterator it=arr.begin(); it!=arr.end(); )  {    if(* it == 8)    {      it = arr.erase(it);    }    else    {      ++it;    }  }  cout << "After remove 8:/n";  for(vector<int>::iterator it = arr.begin(); it < arr.end(); ++it)  {    cout << * it << " ";  }  cout << endl;}


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