顺序容器（上）

容器：特定类型对象的集合（模板）
通用操作：CP295（表9.2）
顺序容器：顺序与元素加入容器的位置有关

//可变大小数组#include <vector>

不能在循环中向vector中添加对象

//与vector相似，专门用于保存字符#include <string>

//c++11 数组类型（固定大小）#include <array>          

//c++11 单向链表,,没有size操作#include <forward_list>   

//双向链表,#include <list>  

//双端队列#include <deque>          

容量类型

size_type 

• 也可用于下标索引，因为编译器不会检查下标是否越界，所以该类型为unsigned可以确保下标不会小于0
• 只能对已存在的下标运算符执行下标操作

访问：

• 支持快速随机访问：

  • vector（保存在连续空间）
  • string（保存在连续空间）
  • array
  • deque

• 支持单向顺序访问：

  • forward_list

• 只支持双向顺序访问：

  • list

快速插入删除：

• 任何位置：
  
  • forward_list
  • list
• 头尾：
  
  • deque

• 尾部：

  • string
  • vector
    （在尾部之外需要移动后面的元素，可能需要额外分配空间）

• 禁止：

  • array

选用原则：

1. 相比内置数据结构推荐使用容器
2. 通常首选vector

3. 按照程序对数据读写的需求：
   应用中占主导地位的操作决定容器的选择（即当访问和插入删除的要求无法兼容）
   注意当

   1. 只有在读取输入时需要在容器中间位置插入元素
   2. 需要随机访问

   此时

   1. 如果必须要在中间插入，可以先使用list，再将内容拷贝到vector
   2. 如果不是，可以在vector中插入后调用sort函数进行排序

4 无法确定时，选择使用迭代器访问vector和list

这里写代码片

独享操作：CP299（表9.3）
初始化

• 默认初始化为空容器（除array皆可用）

vector<int> vec;//当元素类型没有默认构造函数时需要传递初始化器vector<int> vec(init);     

• 圆括号：构造（除array皆可用）

vector<int> vec(10);//10个元素vector<int> vec(10,1);//10个为1的元素vector<string> vec(10);//错误

• 花括号：
  
  • 列表初始化
  • 除array皆可用
  • 只有在无法执行列表初始化的时候才会考虑其他的初始化方式

vector<int> vec{10};//一个为10的元素vector<int> vec{10,1};//一个为10和为1的元素 

vector<string> vec{ "hi" };//无法使用列表初始化，尝试使用默认值来初始化vector<string> vec{10};//10个元素 vector<string> vec{ 10,"hi" };//10个都是"hi"的元素//当元素类型没有默认构造函数时必须指定初始值

拷贝容器的一部分进行初始化

//通过指定范围初始化（除array皆可用）//类型必须可以相互转换vector<int> vec(ivec.begin(), ivec.end());

拷贝容器进行初始化

//ivec和vec的类型（元素和容器）相同vector<int> vec(ivec); vector<int> vec=ivec;//array的size必须相同 

列表初始化
当内置类型的初始值存在丢失信息的风险，（例如类型转换时丢失精度），编译器将报错。CP39

//对于array来说数量不够时会进行值初始化vector<int> vec{ 1,2,3,4,5 };vector<int> vec={ 1,2,3,4,5 };//多个初始值只能使用列表初始化

array<int,10> a;

赋值

• 如果容器大小不同，赋值后为右边容器的大小
• array的元素类型必须相同
• 导致左边的迭代器，引用和指针失效

c1=c2;c={a,b,c};//除array皆可用assign CP302

swap

• 类型必须相同
• 速度更快(除array外只交换容器内部的数据结构，不交换元素)
• 对于array会交换元素
• 除array和string不会使迭代器，引用和指针失效（但指向的元素变换了所属的容器）

swap(c1,c2)//尽量使用非成员版c1.swap(c2)

vector<string> sv1(5);vector<string> sv2(10);auto iter=sv1.begin();/*交换后vec1有10个元素，vec2有5个元素    交换的是整个容器内容*/swap(sv1,sv2);//交换后iter指向sv2[0]

assign

• 仅顺序容器使用
• 类型相容即可

seq.assign(b,e)seq.assign(i1)seq.assign(n,t)

大小

c,size()c.max_size()//可保存的最大元素数目c.empty()

关系运算符：

• 除无序关联容器皆可
• 容器和元素类型必须相同
• 进行元素的逐对比较

• 元素的类型必须定义相应的比较运算符

  1. 容器的size和元素都相同才等于
  2. size不同时，size较小时容器的值都等于则小于
  3. 第1次出现相异字符的对比结果

添加

1. array不可用
2. 添加的是对象的拷贝，而不是对象本身
3. 可能导致系统需要重新分配足够的内存并移动
   （对于vector和string的迭代器，指针和引用都会失效）
4. emplace操作构造（并非拷贝）元素
5. 对于提供参数必须保证定义了对应的构造函数

//vector和string不支持（需要移动所有元素）//在头部创建c.push_front(t);//先根据参数创建局部临时对象，再放入容器c.emplace_front(t);//在容器内部根据参数直接创建对象

//在尾部创建//forward_list不支持c.push_back(t);c.emplace_back(t);

c.insert(iter, p1);

• 插入到迭代器之前的位置
• 返回指向新添加的第1个元素的迭代器

list<string> lst;auto iter=lst.begin();while(cin>>word)     iter=lst.insert(iter,word);

• 可以用其代替push_front，但是根据前面容器的性质可能会很耗时
• 同时支持插入范围内元素

//指定数量的元素vec2.insert(iter2, n, t);//迭代器位置之前插入n个t元素                         

//迭代器范围ivec3.insert(iter3, ivec2.begin(), ivec2.end());//迭代器的范围不能是同一个容器 

//列表    ivec4.insert(ivec.begin(), {1,1,1});

• forward_list有专有版本的insert_after和emplace_after

• 副作用

  • vector和string：
    如果存储空间并未重新分配，只有插入位置之后的迭代器，指针和引用都会失效。
  • deque：
    插入到首尾位置之外会导致迭代器，指针和引用都会失效。
    在首位置添加只会导致迭代器失效。

访问：

• 返回引用
• 有时比begin()/end()更加方便
• 禁止使用失效的迭代器，指针和引用（添加/删除的副作用）
• 在循环中添加/删除会注意保持迭代器保持正确的更新
• 由于尾后迭代器经常失效，必须重新调用end

auto begin=v.begin();while( begin != v.end() ){…}

• 容器为空时函数未定义，使用前必须确保容器非空

c.front()  //返回首元素的引用

forward_list不支持

c.back()   //返回尾元素的引用

• 只适用于支持随机访问的容器
  程序必须检查保证下标不会越界

c[n]  //n为无符号整数，超出size时函数未定义//建议使用c.at(n)  //n为无符号整数，超出size时抛出out_of_range异常

删除

• 不适用于array
• 必须保证被删除的元素是存在的，否则函数未定义
• -禁止使用失效的迭代器，指针和引用
• 如果需要则在pop之前保存被抛出的元素
  
  • 删除尾元素

c.pop_back();   //除forward_list外皆可

删除头元素

c.pop_front();  //除vector和string外皆可

• forward_list有专有版本的erase_after
  返回被删除元素的下一个元素的迭代器

c.erase(iter)   //删除迭代器p指向的元素，

当e为尾后迭代器时，返回尾后迭代器

vec.erase(iter1,iter2)   //删除迭代器(b, e)范围内的元素

• 删除所有元素

c.clear()

• 副作用
  
  • 尾后迭代器总会失效
  • 指向被删除元素的迭代器，指针和引用都会失效。
  • vector和string：
    删除位置之后的迭代器，指针和引用都会失效。
  • deque：
    删除首尾位置之外的元素会导致迭代器，指针和引用都会失效。

改变容器大小

• array除外
• 当size大于n时，后面的元素被删除

c.resize(n)

• 当size小于n时，将新元素添加到后面

c.resize(n)//新元素被默认初始化c.resize(n,t)//新元素都初始化为t

容器容量管理

• 只适用于vector和string
  由于vector/string的元素都是连续存储，为了在添加操作时减少重新分配的次数，实现分配时会额外预留一些空间备用。

c.capacity()  //现分配的内存空间可以容纳的元素数量

1. 当n>c.capacity()时，该函数才会改变容量（≧n）；反之函数不做任何改变。
2. 注意与resize的区别
3. 尽量不要分配新的空间

c.reserve(n)   //通知容器需要容纳的最小元素数量

• 只适用于deque、vector和string
  可以向系统请求退回多余的内存空间（不一定执行）

c.shrink_to_fit()  //将capacity()的数量减少为size()

forward_list
由于添加/删除单向链表的元素会改变序列的链接，为了维护,必须访问其前驱以便改变链接。

• 返回指向首元素之前位置的迭代器（无法解引用）
  对forward_list需要2个迭代器

lst.before_begin()lst.before_cbegin()

• 必须保证迭代器不为尾后迭代器

//将t插入到p的后面lst.insert_after(p,t)lst.insert_after(p,n,t)//范围不能在lst内，范围为空返回plst.insert_after(p,b,e)

lst.insert_after(p,{…})

//在指定位置后创建新元素，返回指向新元素的迭代器emplace_after(p,t)

• 必须保证迭代器不为尾后/指向尾元素的迭代器

//删除p之后的元素lst.erase_after(p)//删除从b开始到（不包括）e的元素lst.erase_after(b,e)