C++ STL 序列性容器之 std::vector 容器

    vector，一种随机访问的数组类型，它提供了对数组元素的快速、随机访问，以及在序列尾部快速、随机的插入和删除操作。当然，它也支持在序列中的其他地方插入和删除元素，但是这时效率会有所降低，这是因为 vector 对象必须移动对象位置以容纳新的元素或要收回被删除元素的空间。此外，由于所有元素占用连续空间，所以一旦进行插入或删除动作，有可能使原本的某些 iterators 失效。

     请看下面 vector 容器定义：

template<class T, class A = allocator<T> >    class vector {public:    //定义内存分配器类型 A 的别名typedef A allocator_type;       //定义内存分配器 A 大小的别名, 可以代表容器的长度的类型, uinttypedef A::size_type size_type;    //代表两个不同的元素之前地址差异的类型, inttypedef A::difference_type difference_type;    //T的引用类型typedef A::reference reference;    //T的常量引用类型typedef A::const_reference const_reference;    //对象类型T, 存储在 vector 容器中typedef A::value_type value_type;    //定义访问 vector 的迭代器类型typedef T0 iterator;     //定义访问 vector 的常量迭代器类型typedef T1 const_iterator; //定义访问 vector 的反向迭代器类型typedef reverse_iterator<iterator, value_type, reference, A::pointer, difference_type> reverse_iterator;    //定义访问 vector 的常量反向迭代器类型typedef reverse_iterator<const_iterator, value_type, const_reference, A::const_pointer, difference_type> const_reverse_iterator; //默认构造函数, A为内存分配器explicit vector(const A& al = A());    //构造函数, 构造 n 个值为 x 的元素explicit vector(size_type n, const T& v = T(), const A& al = A());    //拷贝构造函数vector(const vector& x);//构造函数, 范围为 [first, last)    vector(const_iterator first, const_iterator last, const A& al = A());    //预留元素最大容量数量为 n, 确保 capacity() 返回值为 nvoid reserve(size_type n);//返回当前所能容纳的最多元素个数size_type capacity() const;    //返回 vector 的头指针iterator begin();//返回 vector 的常量头指针const_iterator begin() const;//返回 vector 的尾指针iterator end();    //返回 vector 的尾指针iterator end() const;//返回反向迭代器引用, 它指向 vector 的尾部reverse_iterator rbegin();//返回反向迭代器常量引用, 它指向 vector 的尾部    const_reverse_iterator rbegin() const;//返回反向迭代器引用, 它指向 vector 第一个元素reverse_iterator rend();//返回反向迭代器常量引用, 它指向 vector 第一个元素    const_reverse_iterator rend() const;//重新设置元素个数为 n, 确保 size() 返回值为 n void resize(size_type n, T x = T());//返回 vector 元素数量    size_type size() const;//返回最大可允许的 vector 元素数量值size_type max_size() const;//判断 vector 是否为空    bool empty() const;//返回保护成员, 内存分配器A get_allocator() const;    //返回位置在 pos 的元素的引用reference at(size_type pos);//返回位置在 pos 的元素的常量引用const_reference at(size_type pos) const;    //重载 [], 返回位置在 pos 的元素的引用reference operator[](size_type pos);//重载 [], 返回位置在 pos 的元素的常量引用    const_reference operator[](size_type pos); //返回第一个元素的引用reference front();//返回第一个元素的常量引用    const_reference front() const;//返回最后一个元素的引用reference back();    //返回最后一个元素的常量引用const_reference back() const;    //在 vector 的尾部插入一个元素 xvoid push_back(const T& x);    //删除最后一个元素void pop_back();//清空 vector 以前的内容, 并重新将范围为 [first, last) 的元素赋值给容器void assign(const_iterator first, const_iterator last);    //清空 vector 以前的内容, 并重新将 n 个 x 赋值给 vectorvoid assign(size_type n, const T& x = T());    //在位置 it 前插入 xiterator insert(iterator it, const T& x = T());//在位置 it 前插入 n 个 x    void insert(iterator it, size_type n, const T& x);//在位置 it 前插入范围为 [first, last) 的元素    void insert(iterator it, const_iterator first, const_iterator last);    //删除位置在 it 的元素iterator erase(iterator it);//删除在 [first, last) 范围内的元素    iterator erase(iterator first, iterator last);//删除所有元素void clear(); //交换两个 vector 的元素    void swap(vector& x);protected://内存分配器, 允许你自定义一个内存分配器. 如果不自定义, 就用默认的//对内存分配会有特别的要求, 这时候就要自定一个分配器A allocator;    };

   

     vector 容器将其元素置于一个 dynamic array 中加以管理。它允许随机存取，也就是说可以利用对于的索引直接存取每一个元素。在 array 尾部附加或删除元素均非常的快速，但是在 array 的中间或者头部插入元素就比较费时，因为为了保持原来的相对次序，新元素插入之后的原来的所有元素都必须移动，挪出位子来。

(1)vector 容器的初始化

#include <string>#include <vector>#include <iostream>int main(){//定义并初始化std::vector<std::string> vec;vec.push_back("Element 0");vec.push_back("Element 1");vec.push_back("Element 2");std::vector<std::string>::iterator iter;for (iter = vec.begin(); iter != vec.end(); iter++){std::cout << *iter << std::endl;}}

#include <string>#include <vector>#include <iostream>int main(){//定义并初始化std::vector<size_t> vec;vec.resize(4);for (size_t i = 0; i < vec.size(); i++){vec[i] = i;}std::vector<size_t>::iterator iter;for (iter = vec.begin(); iter != vec.end(); iter++){std::cout << *iter << std::endl;}}

(2) vector容器size()、max_size()、capacity()方法的使用：

#include <vector>#include <string>#include <iostream>int main(int argc, char* argv[]){std::vector<std::string> vec;//压入一个元素vec.push_back("Element 1");//.size(): 当前元素的个数std::cout << "size() = " << vec.size() << std::endl;         //Output:1//.max_size: 序列可控对象的个数, 允许开辟元素最大数量std::cout << "max_size() = " << vec.max_size() << std::endl; //Output:134217727//当前 vector 容器的开辟的内存, 容纳元素的容量std::cout << "capacity() = " << vec.capacity() << std::endl; //OutPut:1//预留, 也就是重新开辟内存的容量, 新开辟的内存为空, 其中没有放置新元素vec.reserve(1000);std::cout << "size() = " << vec.size() << std::endl;         //Output:1std::cout << "max_size() = " << vec.max_size() << std::endl; //Output:134217727std::cout << "capacity() = " << vec.capacity() << std::endl; //Output:1000//重新调整元素数量; 它不仅开辟了内存, 而且放置了空的新元素vec.resize(2000);std::cout << "size() = " << vec.size() << std::endl;         //Output:2000std::cout << "max_size() = " << vec.max_size() << std::endl; //Output:134217727std::cout << "capacity() = " << vec.capacity() << std::endl; //Output:2000return 0;}

(3) 判断容器是否为空：

vec.empty();  //判断容器是否为空

(4) 循环遍历成员

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

(5) 使用迭代器和简单算法：

#include <vector>#include <string>#include <iostream>#include <algorithm>void std_print(int text){std::cout << text << std::endl;}bool IsPass(int score){return score > 60 ? true : false; }class CIsPass{public:bool operator() (int score){return score > 60 ? true : false;}};int main(int argc, char* argv[]){std::vector<int> vec;vec.push_back(100);vec.push_back(90);vec.push_back(80);vec.pop_back();       //弹出尾部最后的一个元素vec.push_back(100); //vector 容易允许出现相同内容的元素//for_each 算法: 循环, 每个元素都需要执行 std_print 函数std::for_each (vec.begin(), vec.end(), std_print);//count 算法: 统计迭代器[first, last)内相同元素的个数std::cout << std::count(vec.begin(), vec.end(), 100) << std::endl;//count_if 算法: 统计迭代器[first, last)内, 使用函数 IsPass 后返回1(true)的元素个数//注意: count_if 统计的是函数返回值的真值的个数std::cout << std::count_if(vec.begin(), vec.end(), CIsPass()) << std::endl;std::cout << std::count_if(vec.begin(), vec.end(), IsPass) << std::endl;return 0;}

(6)vector中使用find/ find_if/ search算法：

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <string>bool IsPass(int score){return score >= 60 ? true : false;}bool average(int x, int y){return (y == x / 2) ? true : false;}int main(){std::vector<int> vec;vec.push_back(80);vec.push_back(20);vec.push_back(90);std::vector<int>::iterator iter;//find 算法, 主要是搜索针对单个元素iter = std::find(vec.begin(), vec.end(), 20);if (vec.end() == iter){std::cout << "can't find it." << std::endl;}else{std::cout << "find it." << std::endl;//Output}//find_if 算法: 查找符合函数 IsPass() 要求的结果, 主要是搜索针对单个元素iter = std::find_if(vec.begin(), vec.end(), IsPass);if (vec.end() == iter){std::cout << "can't find it." << std::endl;}else{std::cout << "find it." << std::endl;//Output}std::vector<int> desc;desc.push_back(10);desc.push_back(45);//search 算法: 搜索整个容器, 主要是针对整个容器iter = std::search(vec.begin(), vec.end(), desc.begin(), desc.end());if (vec.end() == iter){std::cout << "can't find it." << std::endl;//Output}else{std::cout << "find it." << std::endl;}//search 算法: 搜索整个容器, 将容器 vec 使用函数 average 换算, 并确认是否能搜索到目标容器, 主要是针对整个容器//注意, 函数 average 必须带两个参数, 分别对应两个容器内的元素iter = std::search(vec.begin(), vec.end(), desc.begin(), desc.end(), average);if (vec.end() == iter){std::cout << "can't find it." << std::endl;}else{std::cout << "find it." << std::endl;//Output}return 0;}

(7)vector中使用排序算法：

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <string>void std_print(const std::string& str){std::cout << str.c_str() << std::endl;}int main(){std::vector<std::string> vec;vec.push_back("John");vec.push_back("Bill");vec.push_back("Tony");vec.push_back("Fidel");vec.push_back("Nelson");std::cout << "the unsorted vector: " << std::endl;for_each(vec.begin(), vec.end(), std_print);std::cout << "the sorted vector: " << std::endl;//排序, 也可以自己写算法std::sort(vec.begin(), vec.end());for_each(vec.begin(), vec.end(), std_print);return 0;}

(8) vector 元素增加：

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <string>int main(){std::vector<int> vec;for (int i = 0; i < 10; i++){vec.push_back(i);   //{0, 1, 2, ..., 9}}//头部插入元素vec.insert(vec.begin(), -1);//尾部插入元素vec.insert(vec.end(), 10);int int_array[2] = {11, 12};//头部插入2个元素, 注意迭代器的范围是: [&int_array[0], &int_array[2]）vec.insert(vec.begin(), &int_array[0],  &int_array[2]);return 0;}

(9) vector 元素删除：

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <string>int main(){std::vector<int> vec;for (int i = 0; i < 10; i++){vec.push_back(i);   //{0, 1, 2, ..., 9}}//弹出最后一个元素, 改变容器的size()大小vec.pop_back();         //{0, 1, 2, ..., 8}//移除迭代器所指的元素, 也就是第一个元素, 改变容器的size()大小vec.erase(vec.begin()); //{1, 2, ..., 8}//移除迭代器所指范围内[vec.begin(), vec.begin() + 5)的所有元素vec.erase(vec.begin(), vec.begin() + 5);//移除容器内所有元素, 它实际调用的是 erase(vec.begin(), vec.end())vec.clear();for (int i = 0; i < 10; i++){vec.push_back(i);   //{0, 1, 2, ..., 9}}//移除匹配元素值的元素, 并在容器的末尾追加一个元素, 其最后追加的元素与前一元素一致//remove 算法, 它不改变容器的大小std::remove(vec.begin(), vec.end(), 0); //{1, 2, ..., 8, 9, 9}std::remove(vec.begin(), vec.end(), 1); //{2, 3, ..., 9, 9, 9}return 0;}

(10) vector 对象交换：

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <string>int main(){std::vector<int> vec1, vec2;for (int i = 0; i < 5; i++){vec1.push_back(i);   //vec1 = {0, 1, 2, 3, 4}}for (int i = 5; i < 9; i++){vec2.push_back(i);   //vec2 = {5, 6, 7, 8}}//两个容器内的元素完全交换std::swap(vec1, vec2);   //vec1 = {5, 6, 7, 8}; vec2 = {0, 1, 2, 3, 4}return 0;}

    至此，vector 容器的使用基本上已总结完毕，最后回顾下：vector，一种随机访问的数组类型，它提供了对数组元素的快速、随机访问，以及在序列尾部快速、随机的插入和删除操作。当然，它也支持在序列中的其他地方插入和删除元素，但是这时效率会有所降低，这是因为 vector 对象必须移动对象位置以容纳新的元素或要收回被删除元素的空间。如果是需要在尾部插入或删除操作，可以考虑使用此容器。