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STL Vector 容器详解

Vector容器

Vector容器简介

  • vector是将元素置于一个动态数组中加以管理的容器。
  • vector可以随机存取元素(支持索引值直接存取, 用[]操作符或at()方法)。
  • vector尾部添加或移除元素非常快速。但是在中部或头部插入元素或移除元素比较费时

vector对象的默认构造

vector采用模板类实现,vector对象的默认构造形式

  • vector<T> vecT;
  • vector<int> vecInt; //一个存放int的vector容器。
  • vector<float> vecFloat; //一个存放float的vector容器。
  • vector<string> vecString; //一个存放string的vector容器。
  • vector<xxx> vecXxx; //尖括号内还可以设置指针类型或自定义类型。
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Class CA{};
vector<CA*> vecpCA; //用于存放CA对象的指针的vector容器。
vector<CA> vecCA; //用于存放CA对象的vector容器。由于容器元素的存放是按值复制的方式进行的,所以此时CA必须提供CA的拷贝构造函数,以保证CA对象间拷贝正常。

vector对象的带参数构造

理论知识

  • vector(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。注意该区间是左闭右开的区间。
  • vector(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • vector(const vector &vec); //拷贝构造函数
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int  iArray[] = {0,1,2,3,4};
vector<int> vecIntA( iArray, iArray+5 );

vector<int> vecIntB ( vecIntA.begin() , vecIntA.end() ); //用构造函数初始化容器vecIntB
vector<int> vecIntB ( vecIntA.begin() , vecIntA.begin()+3 );
vector<int> vecIntC(3,9); //此代码运行后,容器vecIntB就存放3个元素,每个元素的值是9。

vector<int> vecIntD(vecIntA);

vector的赋值

理论知识

  • vector.assign(beg,end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。注意该区间是左闭右开的区间。
  • vector.assign(n,elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
  • vector& operator=(const vector &vec); //重载等号操作符
  • vector.swap(vec); // 将vec与本身的元素互换。
  • vector<int> vecIntA, vecIntB, vecIntC, vecIntD;
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int  iArray[] = {0,1,2,3,4};
vecIntA.assign(iArray,iArray+5);

vecIntB.assign( vecIntA.begin(), vecIntA.end() ); //用其它容器的迭代器作参数。

vecIntC.assign(3,9);

vector<int> vecIntD;
vecIntD = vecIntA;

vecIntA.swap(vecIntD);

vector的大小

理论知识

  • vector.size(); //返回容器中元素的个数
  • vector.empty(); //判断容器是否为空
  • vector.resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
  • vector.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。

例如 vecInt是vector<int> 声明的容器,现已包含1,2,3元素。

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int iSize = vecInt.size();		//iSize == 3;
bool bEmpty = vecInt.empty(); // bEmpty == false;
执行vecInt.resize(5); //此时里面包含1,2,3,0,0元素。
再执行vecInt.resize(8,3); //此时里面包含1,2,3,0,0,3,3,3元素。
再执行vecInt.resize(2); //此时里面包含1,2元素。

vector末尾的添加移除操作

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vector<int> vecInt;
vecInt.push_back(1); //在容器尾部加入一个元素
vecInt.push_back(3); //移除容器中最后一个元素
vecInt.push_back(5);
vecInt.push_back(7);
vecInt.push_back(9);
vecInt.pop_back();
vecInt.pop_back();
//{5 ,7 ,9}

vector的数据存取

理论知识

  • vec.at(idx); //返回索引idx所指的数据,如果idx越界,抛出out_of_range异常。
  • vec[idx]; //返回索引idx所指的数据,越界时,运行直接报错
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vector<int> vecInt;    //假设包含1 ,3 ,5 ,7 ,9
vecInt.at(2) == vecInt[2] ; //5
vecInt.at(2) = 8; 或 vecInt[2] = 8;
vecInt 就包含 1, 3, 8, 7, 9

int iF = vector.front(); //iF==1
int iB = vector.back(); //iB==9
vector.front() = 11; //vecInt包含{11,3,8,7,9}
vector.back() = 19; //vecInt包含{11,3,8,7,19}

迭代器基本原理

  • 迭代器是一个“可遍历STL容器内全部或部分元素”的对象。
  • 迭代器指出容器中的一个特定位置。
  • 迭代器就如同一个指针。
  • 迭代器提供对一个容器中的对象的访问方法,并且可以定义了容器中对象的范围。

这里大概介绍一下迭代器的类别。

  • 输入迭代器: 也有叫法称之为“只读迭代器”,它从容器中读取元素,只能一次读入一个元素向前移动,只支持一遍算法,同一个输入迭代器不能两遍遍历一个序列。
  • 输出迭代器: 也有叫法称之为“只写迭代器”,它往容器中写入元素,只能一次写入一个元素向前移动,只支持一遍算法,同一个输出迭代器不能两遍遍历一个序列。
  • 正向迭代器: 组合输入迭代器和输出迭代器的功能,还可以多次解析一个迭代器指定的位置,可以对一个值进行多次读/写。
  • 双向迭代器: 组合正向迭代器的功能,还可以通过–操作符向后移动位置。
  • 随机访问迭代器: 组合双向迭代器的功能,还可以向前向后跳过任意个位置,可以直接访问容器中任何位置的元素。

目前本系列教程所用到的容器,都支持双向迭代器或随机访问迭代器,下面将会详细介绍这两个类别的迭代器。

双向迭代器与随机访问迭代器

双向迭代器支持的操作:

it++, ++it, it--, --it,*it, itA = itB, itA == itB,itA != itB

其中list,set,multiset,map,multimap支持双向迭代器。

随机访问迭代器支持的操作:

在双向迭代器的操作基础上添加 it+=i, it-=i, it+i(或it=it+i),it[i], itA<itB, itA<=itB, itA>itB, itA>=itB的功能。

其中vector,deque支持随机访问迭代器。

vector与迭代器的配合使用

迭代器原理.png

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vector<int>  vecInt; //假设包含1,3,5,7,9元素
vector<int>::iterator it; //声明容器vector<int>的迭代器。
it = vecInt.begin(); // *it == 1
++it; //或者it++; *it == 3 ,前++的效率比后++的效率高,前++返回引用,后++返回值。
it += 2; //*it == 7
it = it+1; //*it == 9
++it; // it == vecInt.end(); 此时不能再执行*it,会出错!

正向遍历:

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for(vector<int>::iterator it=vecInt.begin(); it!=vecInt.end(); ++it)
{
int iItem = *it;
cout << iItem; //或直接使用 cout << *it;
}

这样子便打印出1 3 5 7 9

逆向遍历:

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for(vector<int>::reverse_iterator rit=vecInt.rbegin(); rit!=vecInt.rend(); ++rit)    //注意,小括号内仍是++rit
{
int iItem = *rit;
cout << iItem; //或直接使用cout << *rit;
}

此时将打印出9,7,5,3,1
注意,这里迭代器的声明采用vector<int>::reverse_iterator,而非vector<int>::iterator。

迭代器还有其它两种声明方法:
vector<int>::const_iteratorvector<int>::const_reverse_iterator

以上两种分别是vector<int>::iteratorvector<int>::reverse_iterator 的只读形式,使用这两种迭代器时,不会修改到容器中的值。
备注:不过容器中的inserterase方法仅接受这四种类型中的iterator,其它三种不支持。《Effective STL》建议我们尽量使用iterator取代const_iteratorreverse_iteratorconst_reverse_iterator

vector的插入

理论知识

  • vector.insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝,返回新数据的位置。
  • vector.insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据,无返回值。
  • vector.insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值

简单案例

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vector<int> vecA;
vector<int> vecB;

vecA.push_back(1);
vecA.push_back(3);
vecA.push_back(5);
vecA.push_back(7);
vecA.push_back(9);

vecB.push_back(2);
vecB.push_back(4);
vecB.push_back(6);
vecB.push_back(8);

vecA.insert(vecA.begin(), 11); //{11, 1, 3, 5, 7, 9}
vecA.insert(vecA.begin()+1,2,33); //{11,33,33,1,3,5,7,9}
vecA.insert(vecA.begin() , vecB.begin() , vecB.end() ); //{2,4,6,8,11,33,33,1,3,5,7,9}

vector的删除

理论知识

  • vector.clear(); //移除容器的所有数据
  • vec.erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。
  • vec.erase(pos); //删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。

简单案例:

删除区间内的元素

vecInt是用vector声明的容器,现已包含按顺序的1,3,5,6,9元素。

vector<int>::iterator itBegin=vecInt.begin()+1;

vector<int>::iterator itEnd=vecInt.begin()+2;

vecInt.erase(itBegin,itEnd);

此时容器vecInt包含按顺序的1,6,9三个元素。

假设 vecInt 包含1,3,2,3,3,3,4,3,5,3,删除容器中等于3的元素

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for(vector<int>::iterator it=vecInt.being(); it!=vecInt.end(); )    //小括号里不需写  ++it
{
if(*it == 3)
{
//以迭代器为参数,删除元素3,并把数据删除后的下一个元素位置返回给迭代器。
it = vecInt.erase(it);
//此时,不执行 ++it;
}
else
{
++it;
}
}

//删除vecInt的所有元素
vecInt.clear(); //容器为空

vector小结

这一讲,主要讲解如下要点:

容器的简介,容器的分类,各个容器的数据结构
vector,deque,list,set,multiset,map,multimap

容器vector的具体用法(包括迭代器的具体用法)。

vertor简介,vector使用之前的准备,vector对象的默认构造,vector末尾的添加移除操作,vector的数据存取,迭代器的简介,双向迭代器与随机访问迭代器
vector与迭代器的配合使用,vector对象的带参数构造,vector的赋值,vector的大小,vector的插入,vector的删除。