vector 的应用VC++

 

Vector是标准库的东西。它的头文件与一般的头文件的差别就在于没有.h后缀。  
  使用标准库的时候，一样要include相应的头文件。末了，要加上名字空间的引用，例如  
  using   namespace   std;  
  否则编译器不知道上哪里去找。

#include<vector>  
  using   std::vector;  
  或using   namespace   std;(容易导致名字空间的污染)  
  我比较喜欢用第一种形式，比较安全，想哪个就用哪个！

 

要方便，在"stdafx.h"中加  
  #include   <vector>  
  using   namespace   std;  

vector是C++标准模板库中的部分内容，中文偶尔译作“容器”，但并不准确。它是一个多功能的，能够操作多种数据结构和算法的模板类和函数库。vector之所以被认为是一个容器，是因为它能够像容器一样存放各种类型的对象，简单地说，vector是一个能够存放任意类型的动态数组，能够增加和压缩数据。

　　简单的使用方法如下:

第一部分 使用入门
vector可用于代替C中的数组，或者MFC中的CArray，从许多说明文档或者网上评论，一般一致认为应该多用vector，因为它的效率更高，而且具备很好的异常安全性。而且vector是STL推荐使用的默认容器，除非你知道你有特殊需要，使用vector不能满足你的需求，例如需要容器在head和tail高效的插入和删除，或者在任何位置高效的删除和插入操作，那么你可能使用deque或者list更加合适。

vector是连续内存容器，换句话说，标准要求所有标准库实现的时候，vector中的元素的内存必须是连续的。所以对于插入和删除的时间复杂度是很高的，因为删除或者插入的时候，需要元素的移动，即元素复制拷贝。

vector的内部实现一般需要用到placement new ，所以效率很高，因为很多的时候，只要我们是使用得到，就可以省去很多的内存分配开销。而且vector的使用，元素可以没有默认的构造函数，但是需要拷贝构造函数的存在，这是使用CArray所无法实现的。

使用原则：

1，尽量使用vector代替C风格的数组或者CArray；

2，尽量使用算法代替手工写的循环；

3，尽量使用vector本身的函数代替其他泛型算法；

vector的接口很容易看懂和使用，这里以一些例子来说明vector的用法。

1，填充vector
如果我们想用原始数组的内容填充vector，那么于有很多种方式。我们来一次学习vector的几个方法。

例如我们有数组int v1[10] = {0,1,0,0,3,0,0,4,4,4};

初始化方式1：

vector<int> v2(10); //初始化size为10可以避免数组动态增长的时候不断的分配内存

//v2.reserve(10);//同上，只要使用其中一个就可以了

for( int i=0; i<10; i++ )

{

       v2.push_back(v1[i]);//增加一个元素

}

 

初始化方式2：

vector<int> v3(&v1[0],&v1[9]);//原始数组的元素指针可以作为迭代器来使用

 

初始化方式3：

vector<int> v4;

v4.reserve(10);

v4.insert(v4.begin(), &v1[0], &v[9]);

 

初始化方式4：

vector<int> v5(10);

copy(v5.begin(), &v1[0], &v1[9]);

原始数组的元素指针可以作为迭代器来使用。

 

原则：尽量使用reserve来减少不必要的内存分配次数。

原则：尽量使用empty而不是size()==0 来判断容器是否为空

 

 

有可能我们需要在vector中插入相应的元素

vector<int>::iterator i = find( v1.begin(), v1.end(), 3);

if( i != v1.end() )

{

       v1.insert( i, 6 );

}

 

2，遍历vector
例如有vector<int> v1;

void print( int i)

{

       cout << i << endl;

}

方式1：

for( int i=0; i<v1.size(); i++ )

{

       print(v1[i]);

}

这种方式是我们最熟悉的，但是不够好，写起来不够简洁。而且对于没有随机迭代器的其他容器来说，这样做是办不到的。

 

方式2：

typedef vector<int>:: iterator   VIntIterator;

VIntIterator end = v1.begin();

for( VIntIterator i=v1.begin(); i != end; ++i )

{

     print( *i );

}

注意：先计算end有好处，因为不必要每次去重复计算end,vector的end()不是常数时间的，所以先缓存下来能提高效率。写算法的时候尽量使用!=比较迭代器，因为<对于很多非随机迭代器没有这个操作符。

但是这种方式也写起来比较繁琐。

方式3：

for_each( v1.begin(), v1.end(), print );

使用算法写起来简单多了。

 

使用算法的时候，可以使用函数对象，例如

class OutPut

{

public:

       void operator ()( double i )

       {

              std::cout << i;

}

}

for_each( v1.begin(), v1.end(), OutPut );

3，vector中的删除
删除指定元素

vector<double> v1;

//….初始化代码

vector<double>:: iterator i = find( v1.begin(), v1.end(), 3.0 );

if( i != v1.end() )

{

       v1.erase(i);

}

这样就真的删除了么指定的元素了么？没有。其实只是内部的元素作了移动，vector的删除的时间复杂度是很高的。所以选择容器的时候，如果需要频繁在中间插入和删除元素，那选择vector就会影响效率了。

注意：插入或者删除操作会使得迭代器失效。

 

原则：使用erase-remove惯用法删除元素

v1.erase( remove(v1.begin(), v1.end(), 3.0), v1.end() );

 

4，vector是否为空
在判断容器是否为空的时候，使用empty()来代替size()是否为了0的检查方式，因为empty更加高效时间复杂度是常数时间的，size()时间复杂度不是常数时间的。

原则：使用empty判断标准容器是否为空

 

5，vector中的查找
原则：尽量使用标准容器自带的算法代替公共算法。

但是vector中并没有多少自己的算法，倒是list中有remove ,remove_if,sort,reverse等算法。

find

find_if

 

6，使用交换技巧来修正过剩的容量
vector<int> v1;

//…初始化v1

//…删除v1中所有的元素

但是这个时候v1的内存容量并不是0，还是很大的一块内存没有释放，如果想清空

用v1.reserve(0);到不到目标，因为reserve只能扩大内存容量，并不能减小。

 

vector<int> v2;

v2.swap(v1);

这个时候就是真的将之内存容量降到最低了。

 

6，题外话：使用算法及其他技巧
原则：不要使用auto_ptr作为模板参数来建立容器，这会产生意想不到的陷阱，因为auto_ptr的拷贝有特殊的语义

原则：避免使用vector<bool>, 因为它不能当作标准容器来用

copy

find_if

for_each

 

原则：尽量使用区间成员函数代替它们的单元素参数兄弟成员函数

区间构造

区间删除

区间赋值

区间插入

 

原则：使得容器中元素的拷贝操作轻量而正确，拷贝是STL中容器的运行的基本方式，将元素加入到容器，必然保持一个拷贝，容器中的元素不再是原来的那个元素，所以如果将指针加入容器，必须在容器离开作用域以前删除指针所指的对象。

void fun（）

{

       vector<object*> v1;

       ……//插入操作

       for( vector<object*> :: iterator i = v1.begin(); i != v1.end(); ++i )

       {

              delete *i;

}

}

 

原则：注意对于 vector，任何插入删除操作都会引起迭代器失效。所以要小心。

 

第二部分 使用错误讨论
vector的语义常被误解，所以经常会出现使用错误

1，案例一
你能发现下面的问题所在么？

void func( vector<.int>& v1 )

{

       v1[0] = 1;    //#1

       v1.at(0) = 1; //#2

}

 

#1和#2有何区别？

 

void func1( vector<int>& v1 )

{

       v1.reserve(2);

       assert( v1.capacity() == 2 );

       v1[0] = 1;

    v1[1] = 2;

       for( vector<int>::iterator i = v1.begin(); i<v1.end(); i++ )

       {

              cout << *i << andl;

       }

      

       cout << v1[0];

       v1.reserve(100);

       assert(v1.capicity() == 100 );

       cout << v1[0];

       v1[2] = 3;

    v1[3] = 4;

       //……

       v[99] = 100;

       for( vector<int>::iterator i = v1.begin(); i<v1.end(); i++ )

       {

              cout << *i << andl;

       }

}

函数func1存在什么问题(丛风格和代码正确性做出评价)？会打印出什么？

 

2，案例二
使用vector的时候最容易发生的运行时错误，莫过于迭代器错误

注意：对于 vector，任何插入删除操作都会引起迭代器失效。所以要小心

 

 

　　vector<int> test;//建立一个vector

　　test.pushback(1);//把1和2压入vector 这样test[0]就是1,test[1]就是2

　　test.pushback(2);

　　我们可以用一个迭代器：

　　vector<int>::iterator iter=text.begin();//定义一个可以迭代int型vector的迭代器iter，它指向text的首位

　　while(;iter!=text.end();iter++) cout<<(*iter);//iter++指的是向前迭代一位，直到iter到超出末端迭代器为止，输出迭代器指向的值

为了可以使用vector，必须在你的头文件中包含下面的代码：

　　#include <vector>

　　vector属于std命名域的，因此需要通过命名限定，如下完成你的代码：

　　using std::vector;

　　vector<int> vInts;

　　或者连在一起，使用全名：

　　std::vector<int> vInts;

　　建议使用全局的命名域方式：using namespace std;

　　函数

　　表述

　　c.assign(beg,end)c.assign(n,elem)

　　将[beg; end)区间中的数据赋值给c。将n个elem的拷贝赋值给c。

　　c.at(idx)

　　传回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。

　　c.back()

　　传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。

　　c.begin()

　　传回迭代器中的第一个数据地址。

　　c.capacity()

　　返回容器中数据个数。

　　c.clear()

　　移除容器中所有数据。

　　c.empty()

　　判断容器是否为空。

　　c.end()

　　指向迭代器中末端元素的下一个，指向一个不存在元素。

　　c.erase(pos)

　　c.erase(beg,end)

　　删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。

　　删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。

　　c.front()

　　传回第一个数据。

　　get_allocator

　　使用构造函数返回一个拷贝。

　　c.insert(pos,elem)

　　c.insert(pos,n,elem)

　　c.insert(pos,beg,end)

　　在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置。在pos位置插入n个elem数据。无返回值。在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值。

　　c.max_size()

　　返回容器中最大数据的数量。

　　c.pop_back()

　　删除最后一个数据。

　　c.push_back(elem)

　　在尾部加入一个数据。

　　c.rbegin()

　　传回一个逆向队列的第一个数据。

　　c.rend()

　　传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。

　　c.resize(num)

　　重新指定队列的长度。

　　c.reserve()

　　保留适当的容量。

　　c.size()

　　返回容器中实际数据的个数。

　　c1.swap(c2)

　　swap(c1,c2)

　　将c1和c2元素互换。同上操作。

　　vector<Elem>

　　cvector<Elem> c1(c2)

　　vector <Elem> c(n)

　　ector <Elem> c(n, elem)

　　vector <Elem> c(beg,end)

　　c.~ vector <Elem>()

　　创建一个空的vector。复制一个vector。创建一个vector，含有n个数据，数据均已缺省构造产生。创建一个含有n个elem拷贝的vector。创建一个以[beg;end)区间的vector。销毁所有数据，释放内存。

　　operator[]

　　返回容器中指定位置的一个引用。

　　创建一个vector

　　vector容器提供了多种创建方法，下面介绍几种常用的。

　　创建一个Widget类型的空的vector对象：

　　vector<Widget> vWidgets;

　　创建一个包含500个Widget类型数据的vector：

　　vector<Widget> vWidgets(500);

　　创建一个包含500个Widget类型数据的vector，并且都初始化为0：

　　vector<Widget> vWidgets(500, Widget(0));

　　创建一个Widget的拷贝：

　　vector<Widget> vWidgetsFromAnother(vWidgets);

　　向vector添加一个数据

　　vector添加数据的缺省方法是push_back()。push_back()函数表示将数据添加到vector的尾部，并按需要来分配内存。例如：向vector<Widget>中添加10个数据，需要如下编写代码：

　　for(int i= 0;i<10; i++) {

　　vWidgets.push_back(Widget(i));

　　}

　　获取vector中制定位置的数据

　　vector里面的数据是动态分配的，使用push_back()的一系列分配空间常常决定于文件或一些数据源。如果想知道vector存放了多少数据，可以使用empty()。获取vector的大小，可以使用size()。例如，如果想获取一个vector v的大小，但不知道它是否为空，或者已经包含了数据，如果为空想设置为-1，你可以使用下面的代码实现：

　　int nSize = v.empty() ? -1 : static_cast<int>(v.size());

　　访问vector中的数据

　　使用两种方法来访问vector。

　　1、 vector::at()

　　2、 vector::operator[]

　　operator[]主要是为了与C语言进行兼容。它可以像C语言数组一样操作。但at()是我们的首选，因为at()进行了边界检查，如果访问超过了vector的范围，将抛出一个例外。由于operator[]容易造成一些错误，所有我们很少用它，下面进行验证一下：

　　分析下面的代码：

　　vector<int> v;

　　v.reserve(10);

　　for(int i=0; i<7; i++) {

　　v.push_back(i);

　　}

　　try {int iVal1 = v[7];

　　// not bounds checked - will not throw

　　int iVal2 = v.at(7);

　　// bounds checked - will throw if out of range

　　} catch(const exception& e) {

　　cout << e.what();

　　}

　　删除vector中的数据

　　vector能够非常容易地添加数据，也能很方便地取出数据，同样vector提供了erase()，pop_back()，clear()来删除数据，当删除数据时，应该知道要删除尾部的数据，或者是删除所有数据，还是个别的数据。

　　Remove_if()算法 如果要使用remove_if()，需要在头文件中包含如下代码：：

　　#include <algorithm>

　　Remove_if()有三个参数：

　　1、 iterator _First：指向第一个数据的迭代指针。

　　2、 iterator _Last：指向最后一个数据的迭代指针。

　　3、 predicate _Pred：一个可以对迭代操作的条件函数。

　　条件函数

　　条件函数是一个按照用户定义的条件返回是或否的结果，是最基本的函数指针，或是一个函数对象。这个函数对象需要支持所有的函数调用操作，重载operator()()操作。remove_if()是通过unary_function继承下来的，允许传递数据作为条件。

　　例如，假如想从一个vector<CString>中删除匹配的数据，如果字串中包含了一个值，从这个值开始，从这个值结束。首先应该建立一个数据结构来包含这些数据，类似代码如下：

　　#include <functional>

　　enum findmodes {

　　FM_INVALID = 0,

　　FM_IS,

　　FM_STARTSWITH,

　　FM_ENDSWITH,

　　FM_CONTAINS

　　};

　　typedef struct tagFindStr {

　　UINT iMode;

　　CString szMatchStr;

　　} FindStr;

　　typedef FindStr* LPFINDSTR;

　　然后处理条件判断：

　　class FindMatchingString : public std::unary_function<CString, bool> {

　　public:

　　FindMatchingString(const LPFINDSTR lpFS) :

　　m_lpFS(lpFS) {

　　}

　　bool operator()(CString& szStringToCompare) const {

　　bool retVal = false;

　　switch (m_lpFS->iMode) {

　　case FM_IS: {

　　retVal = (szStringToCompare == m_lpFDD->szMatchStr);

　　break;

　　}

　　case FM_STARTSWITH: {

　　retVal = (szStringToCompare.Left(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())

　　== m_lpFDD->szWindowTitle);

　　break;

　　}

　　case FM_ENDSWITH: {

　　retVal = (szStringToCompare.Right(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())

　　== m_lpFDD->szMatchStr);

　　break;

　　}

　　case FM_CONTAINS: {

　　retVal = (szStringToCompare.Find(m_lpFDD->szMatchStr) != -1);

　　break;

　　}

　　}

　　return retVal;

　　}

　　private:

　　LPFINDSTR m_lpFS;

　　};

　　通过这个操作你可以从vector中有效地删除数据：

　　FindStr fs;

　　fs.iMode = FM_CONTAINS;

　　fs.szMatchStr = szRemove;

　　vs.erase(std::remove_if(vs.begin(), vs.end(), FindMatchingString(&fs)), vs.end());

　　Remove(),remove_if()等所有的移出操作都是建立在一个迭代范围上的，不能操作容器中的数据。所以在使用remove_if()，实际上操作的时容器里数据的上面的。

　　看到remove_if()实际上是根据条件对迭代地址进行了修改，在数据的后面存在一些残余的数据，那些需要删除的数据。剩下的数据的位置可能不是原来的数据，但他们是不知道的。

　　调用erase()来删除那些残余的数据。注意上面例子中通过erase()删除remove_if()的结果和vs.enc()范围的数据。

例子：

// vector.cpp : Defines the entry point for the console application.

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<fstream>
int bitsquaresum(int a)
{
int sum=0;
for(int temp=a;temp;temp/=10)//计算每位数的各位数字的平方和
   sum+=(temp%10)*(temp%10);
return sum;
}

bool maxthanbitsum(int a,int b)
{
return bitsquaresum(a)<bitsquaresum(b);
}

void print(vector <int> data )//输出向量函数
{
for(int i=0;i<data.size();i++)
   cout<<data[i]<<" ";
}

int main(int argc, char* argv[])
{
vector<int> data;         //定义向量vector
ifstream in("abc.txt");
cout<<"===============bit square sum as follows======================\n"<<endl;
for(int a;in>>a;)         //将文件中的数据输入到a中
{
   data.push_back(a);    //在向量vector最后插入元素a 
   cout<<a<<"="<<bitsquaresum(a)<<'\t';//输出每位数的各位数字的平方之和
}
cout<<endl<<"\n========================The primary's data====================================\n"<<endl;
print(data);
cout<<endl<<endl<<endl;
sort(data.begin(),data.end(),maxthanbitsum);
cout<<"===========form min to max sort result as follows================\n"<<endl;
for(int i=0;i<data.size();i++)
   cout<<data[i]<<'\t';
cout<<endl<<endl<<endl;
return 0;
}