C++STL（二）——vector容器

STL——vector容器

• vector对象的概念
• vector基本操作
• vector对象的初始化、赋值
• vector查找、替换（已在上一片 string类 博客总结过了，不再总结）
• vector添加、弹出元素（头部、尾部）
• vector容器的遍历（通过数组的方式、通过迭代器）
• vector删除、插入操作（指定元素删除/插入、区间删除/插入、一次插入多个相同的元素）
• 迭代器介绍（输入迭代器、输出迭代器、正向迭代器、双向迭代器）
• vector举例应用

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在这片文章中我参考了许多人的博客，甚至有一些部分是直接copy的，最终做了一个详细的vector用法总结

vector用法参考

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vectot容器的简介

1. vector 是一个将元素置于动态数组中加以管理的容器。
2. vector 支持随机存取元素（支持索引值直接存取，用[]操作符或 at()方法，来下标来访问）
3. vecotr 在尾部添加和移除元素非常快，但是在中间和头部添加和移除却很费事。
4. vector存储数据时，会分配一个存储空间，如果继续存储，该分配的空间已满，就会分配一块更大的内存，把原来的数据复制过来，继续存储，这些性能也会一定程度上会有损耗

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vector基本操作

(1). 容量
向量大小： vec.size();
向量最大容量： vec.max_size();
更改向量大小： vec.resize();
向量真实大小： vec.capacity();
向量判空： vec.empty();
减少向量大小到满足元素所占存储空间的大小： vec.shrink_to_fit(); //shrink_to_fit
(2). 修改

多个元素赋值： vec.assign(); //类似于初始化时用数组进行赋值
末尾添加元素： vec.push_back();
末尾删除元素： vec.pop_back();
任意位置插入元素： vec.insert();
任意位置删除元素： vec.erase();
交换两个向量的元素： vec.swap();
清空向量元素： vec.clear();

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vector类的对象的构造

    //vector 采用模版类来实现 vector<T> vec;
    vector<int> v1 //从模版实例化出存放int类型元素的 v1 容器
    vector<double> v2 //从模版实例化出存放double类型元素的 v1 容器

    //vector 尖括号内可以实例化出 指针类（包括自定义的数据类型的指针）型和自定义的 数据类型的 容器
    vector<int *> v3// 定义存放 int型变量的地址的容器
    class A {};  // 自几定义数据类型 A
    vector<A> v4;  //定义存放A类型数据的容器
    vector<A *> v5;//定义存放 A类型变量的地址的容器

    //⚠️注意：由于容器元素的初始化/赋值是按值传递复制的进行的，所以此时 A类 必须提供拷贝构造函数，以保证 A类的对象之间拷贝正常

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初始化

    v1.push_back(1); //向v1中添加一个 1
    v1.push_back(2); //向v2中添加一个 2
    v1.push_back(3); //向v3中添加一个 3
    int ar[3] = {1,3,5};
    vector<int> vec={1,3,5}; //用列表初始化
    vector<int>v2 = v1;  //用vector的拷贝构造函数
    vector<int>v3(v1);
    vector<int>v4(v1.begin(),v1.end());//区间初始化
    vector<int>v5(ar,ar+3); //用数组区间初始化
    vector<int>v6(5,0); //用五个0进行初始化

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赋值

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    //vector赋值
        //第一类赋值法
    v4.assign(10,0);  //给v4赋上10个零
    v3.assign(ar,ar+2);
    v2.assign(v1.begin(),v1.end());
        //第二类赋值法（⚠️运用下标法 [] 必须先给vector容器申请空间，以供下标访问否则出错，如果此时用push_back()将把元素插入到先前申请的空间之后）
    vector<int> v5(10);  //提前申请存储10元素的空间,此时10个元素的值均为0
    for(int i=0;i<10;i++)
        v5[i]=i+1;
        //第三类赋值法，通过迭代器的方式去赋值
    for(vector<int>::iterator it =v5.begin();it<v5.end();it++)
        *it = 0;

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添加、弹出元素（头部、尾部）

    vector<int> v1;
    //vector 的增添、弹出、删除元素
        //添加
    v1.push_back(1); //向v1中添加一个 1
    v1.push_back(2); //向v2中添加一个 2
    v1.push_back(3); //向v3中添加一个 3
    print(v1);
        //弹出
    v1.pop_back();   //弹出尾部的一个元素
    print(v1);
        //尾元素的访问与修改
    cout<<v1.back(); //通过back()函数去访问v1的尾元素
    cout<<v1.front();//通过front()函数去访问v1的首元素
    v1.back() = 10;  //由于back()函数返回值为引用，所以可以通过back(),来改变尾元素的值
    v1.front() = 20; // 与⬆️同理

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遍历

    vector<int> v1={1,3,5};
    //vector的遍历
        //1.用for循环
    for(int i=0;i<3;i++)
        cout<<v1[i];
        //2.用基于范围的for循环
    for(int &i:v1)
    {
        cout<<i;
        i = 10;  //有 i 被声明的时候是以引用的方式，所以可以通过 i 来改变v1中元素的值
    }
        //3.用迭代器
    for(vector<int>::iterator it = v1.begin();it<v1.end();it++)
    {
        cout<<*it;
        * it = 10; //通过it指针去改变v1的值
    }

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删除，插入操作

    int ar[3] = { 1, 3, 5};
    vector<int> v1={1,2,3};
    vector<int> vec={1,3,5};
    //删除操作
        注意⚠️：用erase()删除完后元素后，它的返回值是一个指向下一个元素（挨着最后一个被删除的元素的元素）的迭代器
    vec.erase(vec.begin(),vec.end());  //删除[vec.begin(),vec.end())区间的元素
    vec.erase(vec.begin());  //删除vec.begin()这个位置的元素
    //插入
    vec.insert(vec.begin(), 0); //在vec.begin() 位置之前 插入元素
    vec.insert(vec.end(), v1.begin(),v1.end());  //在vec.end() 之前插入在[v1.begin(),v1.end())区间内的元素
    vec.insert(vec.begin(),10,0);  //在vec.begin()之前插入10个0元素
    vec.insert(vec.begin(),ar,ar+3);![ebd4c8678baf58da184575ee8ca5b528.png](evernotecid://2C354EAE-828A-4D61-888B-9453DC360564/appyinxiangcom/25418762/ENResource/p334)

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迭代器

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迭代器的介绍:

• 迭代器类似于指针类型,它只想一个特定的位置，它也提供了对对象的间接访问
• 指针是C语言中就有的东西，而迭代器是C++中才有的
• 使用迭代器：和指针不一样的是，获取迭代器不是使用取地址符，有迭代器的类型同时拥有返回迭代器的成员，比如，容器都有的成员begin和end，其中begin成员负责返回指向容器第一个元素的迭代器，如：auto b = v.begin();end成员则负责返回指向容器的尾元素的下一个位置的迭代器，也就是说指向的是容器的一个本不存在的尾部。如果容器为空，则begin和end返回的是同一个迭代器，都是尾后迭代器。
• 迭代器提供一个对容器对象或者string对象访问的方法，并且定义了容器范围

输入、输出迭代器

• 输入迭代器：又叫“只读迭代器“，它只能从容器中读取元素，一次读出一个迭代器向前移，同一个输入迭代器不能遍历两次容器
• 输出迭代器：又叫“只写迭代器”，它只能从容器总写入元素，一次写入一个迭代器向前移，同一个输出迭代器不能遍历两次容器

正向迭代器、双向迭代器

• 正向迭代器：所谓正向迭代器指的是只能正向走，而不能反向走，一个在一个指着（停留在）一个元素多次，而且一次移动多个位置，可以通过 ++ += （不可以通过 – -= 运算符）
• 双向迭代器：所谓正向迭代器指的是可以可以正反两个方向走，支持随机访问容器，一次移动多个位置，可以通过 ++ – += -= 运算符来完成

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迭代器理解

• 迭代器的类型：

• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-xP89GMwr-1574571844427)(evernotecid://2C354EAE-828A-4D61-888B-9453DC360564/appyinxiangcom/25418762/ENResource/p332)]
• 1vector::iterator it;//it可以读写vector的元素
• 2string::iterator it2;//it2可以读写string对象中的字符
• 3vector::const_iterator it3;//it3只能读元素，不能写元素
• 4string::const_iterator it4;//it4只能读字符，不能写字符

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• 迭代器的区别
  
  const_iterator和常量指针差不多，能读取但不能修改它所指的元素值，而iterator可读可写。如果容器或string对象是一个常量，只能使用const_iterator，如果不是常量，那么既能使用iterator又能使用const_iterator。
  
  如果容器或对象只需读操作而无需写操作的话最好使用常量类型(const_iterator)，为了便于获取常量迭代器，C++11新引入了两个新函数，分别是cbegin和cend，类似于begin和end，不同之乎在于只能返回const_iterator.
  
  注意：但凡是使用了迭代器的循环体，都不要向迭代器所属的容器添加元素

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• 迭代器运算：

1iter + n 迭代器加上一个数值仍得一个迭代器，所指位置向前移动n个元素

2iter - n 迭代器减去一个数值仍得一个迭代器，所指位置向后移动n个元素

3iter += n 等价于iter + n

4iter -= n 等价于iter - n

5iter1 - iter2 两个迭代器相减的结果是他们之间距离，其类型是名为difference_type的带符号整数

6 >、>=、<、<= 位置离begin近的元素较小

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迭代器的应用

    //迭代器的应用
        //1. 迭代器的声明
    vector<int> v1{1,3,5};
    vector<int>::iterator it1 = v1.begin();  //声明一个双向迭代器，（begin()）并赋值为v1元素的首地址
    vector<int>::const_iterator it2 = v1.cbegin(); //只能读容器的值，而不能改变容器的值,cbegin(),是一个指向容器首元素的地址常量,cend()同理如此
    vector<int>::reverse_iterator it3 = v1.rbegin();  //声明一个反向迭代器，（rbegin()指向最后一个元素，rend()指向容器第一个元素位置之前）
    for( ;it2 < v1.cend();it2++)
    {
        cout<<*it2;
        //*it2 = 10; 这一条错误 因为 it2 是常量迭代器
    }
    for( ;it3 < v1.rend();it3++)
    {
        cout<<*it3<<endl;  //输出结果：3 2 1
        *it3 = 10;        //通过指针去赋值
        cout<<*it3<<endl;
    }

• 对rbegin()和rend()的理解
  
  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-h1dfhtf2-1574571844431)(evernotecid://2C354EAE-828A-4D61-888B-9453DC360564/appyinxiangcom/25418762/ENResource/p334)]

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vector与迭代器 举例应用

//关于STL中vector容器的学习，编译运行后边看代码，边看执行结果效果更佳，不过看别人的代码一百遍，不如自己动手写一遍
#include <vector>//头文件
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

void print(vector <int> v);
bool mycmpare(const int &a, const int &b){
    return a>b;
}
int main ()
{
    //创建vector对象三种常用的方式，此处存储元素类型是int，还可以是double、char、long long等基本数据类型，甚至是string基本字符序列容器
    vector <int> v1;//不指定容器的元素个数的定义一个用来存储整型的向量容器
    cout<<"v1："<<endl;
    print(v1);
    /*运行结果
        v1：
    大小为：0
    */ 

    vector <int> v2(5);//指定容器的元素个数的定义一个大小为10的用来存储整型的向量容器，默认初始化为0
    cout<<"v2："<<endl;
    print(v2);
    /*运行结果
    v2：
    大小为：5
    0 0 0 0 0
    */

    vector <int> v3(5,1);//也可指定初始值，此处指定为1
    cout<<"v3："<<endl;
    print(v3);
    /*运行结果
    v3：
    大小为：5
    1 1 1 1 1
    */

    //另外事先指定不指定大小都无所谓，指定了大小也可以随时使用push_back()对vector容器进行尾部扩张
    v1.push_back(1);//向空的vector容器尾部扩张，追加元素为1
    cout<<"v1："<<endl;
    print(v1);
    v3.push_back(2);//向已有元素的vector容器尾部扩张，追加元素为2
    cout<<"v3："<<endl;
    print(v3);
    /*运行结果
    v1：
    大小为：1
    1

    v3：
    大小为：6
    1 1 1 1 1 2
    */

    //插入元素使用insert()方法，要求插入的位置是迭代器的位置，而不是元素的下标
    v3.insert(v3.begin(),3);//在最前面插入3
    cout<<"v3："<<endl;
    print(v3);

    v3.insert(v3.end(),3);//在末尾追加3，此处等同于push_back()
    cout<<"v3："<<endl;
    print(v3);
    /*运行结果
    v3：
    大小为：7
    3 1 1 1 1 1 2

    v3：
    大小为：8
    3 1 1 1 1 1 2 3
    */

    int i;
    for(i=0;i < v3.size();i++){//只可赋值到已扩张位置
        v3[i]=i;
    }
    //要删除一个元素或者一个区间中的所有元素时使用erase()方法
    v3.erase(v3.begin()+2);//删除第2个元素，从0开始计数
    cout<<"v3："<<endl;
    print(v3);
    /*运行结果
    v3：
    大小为：7
    0 1 3 4 5 6 7
    */
    v3.erase(v3.begin()+1,v3.begin()+3);//删除第1个到第3个元素区间的所有元素
    cout<<"v3："<<endl;
    print(v3);
    /*运行结果
    v3：
    大小为：5
    0 4 5 6 7
    */
    //由结果可知，erase()方法同insert()方法一样，操作的位置都只是迭代器的位置，而不是元素的下标

    //要想清空vector(),使用clear()方法一次性删除vector中的所有元素
    cout<<"v2："<<endl;
    print(v2);
    /*运行结果
    v2：
    大小为：5
    0 0 0 0 0
    */
    v2.clear();
    if(v2.empty()) cout<<"v2经过使用clear()方法后为空\n";
    print(v2);
    /*运行结果
    v2经过使用clear()方法后为空
    大小为：0
    */

    //要想将向量中某段迭代器区间元素反向排列，则使用reverse()反向排列算法,需要添加algorithm头文件
    cout<<"v3反向排列前："<<endl;
    print(v3);
    reverse(v3.begin(),v3.end());//全部反向排列
    cout<<"v3反向排列后："<<endl;
    print(v3);
    /*运行结果
    v3反向排列前：
    大小为：5
    0 4 5 6 7

    v3反向排列后：
    大小为：5
    7 6 5 4 0
    */

    //要想将向量中某段迭代器区间元素进行排序，则使用sort()算法
    cout<<"v3升序排列前："<<endl;
    print(v3);
    sort(v3.begin(),v3.end());//默认升序排列
    cout<<"v3升序排列后："<<endl;
    print(v3);
    /*运行结果
    v3升序排列前：
    大小为：5
    7 6 5 4 0

    v3升序排列后：
    大小为：5
    0 4 5 6 7
    */

    //自定义排序比较函数，此处降序
    cout<<"v3降序排列前："<<endl;
    print(v3);
    sort(v3.begin(),v3.end(),mycmpare);
    cout<<"v3降序排列后："<<endl;
    print(v3);
    /*运行结果
    v3降序排列前：
    大小为：5
    0 4 5 6 7

    v3降序排列后：
    大小为：5
    7 6 5 4 0
    */
} 

void print(vector <int> v)
{
    //cout<<"下标方式访问："<<endl;
    cout<<"大小为："<<v.size()<<endl;
    int i;
    for(i=0;i< v.size();i++){
        cout<<v[i]<<' ';
    }
    cout<<endl<<endl;

    /*cout<<"用迭代器访问："<<endl;
    //定义迭代器变量it，类型与容器元素类型保持一致
    vector<int>::iterator it;
    for(it=v.begin(); it != v.end(); it++){
        cout<<*it<<' ';
    }
    cout<<endl<<endl;*/
}