詳解C++編程中的vector類容器用法
vector簡(jiǎn)介
vector是STL中最常見的容器,它是一種順序容器,支持隨機(jī)訪問。vector是一塊連續(xù)分配的內(nèi)存,從數(shù)據(jù)安排的角度來(lái)講,和數(shù)組極其相似,不同的地方就是:數(shù)組是靜態(tài)分配空間,一旦分配了空間的大小,就不可再改變了;而vector是動(dòng)態(tài)分配空間,隨著元素的不斷插入,它會(huì)按照自身的一套機(jī)制不斷擴(kuò)充自身的容量。
vector的擴(kuò)充機(jī)制:按照容器現(xiàn)在容量的一倍進(jìn)行增長(zhǎng)。vector容器分配的是一塊連續(xù)的內(nèi)存空間,每次容器的增長(zhǎng),并不是在原有連續(xù)的內(nèi)存空間后再進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加,而是重新申請(qǐng)一塊更大的新內(nèi)存,并把現(xiàn)有容器中的元素逐個(gè)復(fù)制過去,然后銷毀舊的內(nèi)存。這時(shí)原有指向舊內(nèi)存空間的迭代器已經(jīng)失效,所以當(dāng)操作容器時(shí),迭代器要及時(shí)更新。
vector的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
vector數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),采用的是連續(xù)的線性空間,屬于線性存儲(chǔ)。他采用3個(gè)迭代器_First、_Last、_End來(lái)指向分配來(lái)的線性空間的不同范圍,下面是聲明3個(gè)迭代器變量的源代碼。
template<class _Ty, class _A= allocator< _Ty> > class vector{ ... protected: iterator _First, _Last, _End; };
_First指向使用空間的頭部,_Last指向使用空間大?。╯ize)的尾部,_End指向使用空間容量(capacity)的尾部。例如:
int data[6]={3,5,7,9,2,4}; vector<int> vdata(data, data+6); vdata.push_back(6); ...
vector初始化時(shí),申請(qǐng)的空間大小為6,存放下了data中的6個(gè)元素。當(dāng)向vdata中插入第7個(gè)元素“6”時(shí),vector利用自己的擴(kuò)充機(jī)制重新申請(qǐng)空間,數(shù)據(jù)存放結(jié)構(gòu)如圖所示:
簡(jiǎn)單描述一下。當(dāng)插入第7個(gè)元素“6”時(shí),vector發(fā)現(xiàn)自己的空間不夠了,于是申請(qǐng)新的大小為12的內(nèi)存空間(自增一倍),并將前面已有數(shù)據(jù)復(fù)制到新空間的前部,然后插入第7個(gè)元素。此時(shí)_Last迭代器指向最后一個(gè)有效元素,而_End迭代器指向vector的最后有效空間位置。我們利用vector的成員函數(shù)size可以獲得當(dāng)前vector的大小,此時(shí)為7;利用capacity成員函數(shù)獲取當(dāng)前vector的容量,此時(shí)為12。
vector容器類型
vector容器是一個(gè)模板類,可以存放任何類型的對(duì)象(但必須是同一類對(duì)象)。vector對(duì)象可以在運(yùn)行時(shí)高效地添加元素,并且vector中元素是連續(xù)存儲(chǔ)的。
vector的構(gòu)造
函數(shù)原型:
template<typename T> explicit vector(); // 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù),vector對(duì)象為空 explicit vector(size_type n, const T& v = T()); // 創(chuàng)建有n個(gè)元素的vector對(duì)象 vector(const vector& x); vector(const_iterator first, const_iterator last);
注:vector容器內(nèi)存放的所有對(duì)象都是經(jīng)過初始化的。如果沒有指定存儲(chǔ)對(duì)象的初始值,那么對(duì)于內(nèi)置類型將用0初始化,對(duì)于類類型將調(diào)用其默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化(如果有其它構(gòu)造函數(shù)而沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù),那么此時(shí)必須提供元素初始值才能放入容器中)。
舉例:
vector<string> v1; // 創(chuàng)建空容器,其對(duì)象類型為string類 vector<string> v2(10); // 創(chuàng)建有10個(gè)具有初始值(即空串)的string類對(duì)象的容器 vector<string> v3(5, "hello"); // 創(chuàng)建有5個(gè)值為“hello”的string類對(duì)象的容器 vector<string> v4(v3.begin(), v3.end()); // v4是與v3相同的容器(完全復(fù)制)
vector的操作(下面的函數(shù)都是成員函數(shù))
bool empty() const; // 如果為容器為空,返回true;否則返回false size_type max_size() const; // 返回容器能容納的最大元素個(gè)數(shù) size_type size() const; // 返回容器中元素個(gè)數(shù) size_type capacity() const; // 容器能夠存儲(chǔ)的元素個(gè)數(shù),有:capacity() >= size() void reserve(size_type n); // 確保capacity() >= n void resize(size_type n, T x = T()); // 確保返回后,有:size() == n;如果之前size()<n,那么用元素x的值補(bǔ)全。 reference front(); // 返回容器中第一個(gè)元素的引用(容器必須非空) const_reference front() const; reference back(); // 返回容器中最后一個(gè)元素的引用(容器必須非空) const_reference back() const; reference operator[](size_type pos); // 返回下標(biāo)為pos的元素的引用(下標(biāo)從0開始;如果下標(biāo)不正確,則屬于未定義行為。 const_reference operator[](size_type pos) const; reference at(size_type pos); // 返回下標(biāo)為pos的元素的引用;如果下標(biāo)不正確,則拋出異常out_of_range const_reference at(size_type pos) const; void push_back(const T& x); // 向容器末尾添加一個(gè)元素 void pop_back(); // 彈出容器中最后一個(gè)元素(容器必須非空) // 注:下面的插入和刪除操作將發(fā)生元素的移動(dòng)(為了保持連續(xù)存儲(chǔ)的性質(zhì)),所以之前的迭代器可能失效 iterator insert(iterator it, const T& x = T()); // 在插入點(diǎn)元素之前插入元素(或者說在插入點(diǎn)插入元素) void insert(iterator it, size_type n, const T& x); // 注意迭代器可能不再有效(可能重新分配空間) void insert(iterator it, const_iterator first, const_iterator last); iterator erase(iterator it); // 刪除指定元素,并返回刪除元素后一個(gè)元素的位置(如果無(wú)元素,返回end()) iterator erase(iterator first, iterator last); // 注意:刪除元素后,刪除點(diǎn)之后的元素對(duì)應(yīng)的迭代器不再有效。 void clear() const; // 清空容器,相當(dāng)于調(diào)用erase( begin(), end()) void assign(size_type n, const T& x = T()); // 賦值,用指定元素序列替換容器內(nèi)所有元素 void assign(const_iterator first, const_iterator last); const_iterator begin() const; // 迭代序列 iterator begin(); const_iterator end() const; iterator end(); const_reverse_iterator rbegin() const; reverse_iterator rbegin(); const_reverse_iterator rend() const; reverse_iterator rend();
vector對(duì)象的比較(非成員函數(shù))
針對(duì)vector對(duì)象的比較有六個(gè)比較運(yùn)算符:operator==、operator!=、operator<、operator<=、operator>、operator>=。
其中,對(duì)于operator==和operator!=,如果vector對(duì)象擁有相同的元素個(gè)數(shù),并且對(duì)應(yīng)位置的元素全部相等,則兩個(gè)vector對(duì)象相等;否則不等。
對(duì)于operator<、operator<=、operator>、operator>=,采用字典排序策略比較。
注:其實(shí)只需要實(shí)現(xiàn)operator==和operator!=就可以了,其它可以根據(jù)這兩個(gè)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)椋琽perator!= (lhs, rhs) 就是 !(lhs == rhs),operator<=(lhs, rhs) 就是 !(rhs < lhs),operator>(lhs, rhs) 就是 (rhs < lhs),operator>=(lhs, rhs) 就是 !(lhs, rhs)。
vector類的迭代器
vector類的迭代器除了支持通用的前綴自增運(yùn)算符外,還支持算術(shù)運(yùn)算:it + n、it - n、it2 - it1。注意it2 - it1返回值為difference_type(signed類型)。
注意,任何改變?nèi)萜鞔笮〉牟僮鞫伎赡茉斐梢郧暗牡魇А?/p>
實(shí)例
1.vector 的數(shù)據(jù)的存入和輸出:
#include<stdio.h> #include<vector> #include <iostream> using namespace std; void main() { int i = 0; vector<int> v; for( i = 0; i < 10; i++ ) { v.push_back( i );//把元素一個(gè)一個(gè)存入到vector中 } 對(duì)存入的數(shù)據(jù)清空 for( i = 0; i < v.size(); i++ )//v.size() 表示vector存入元素的個(gè)數(shù) { cout << v[ i ] << " "; //把每個(gè)元素顯示出來(lái) } cont << endl; }
注:你也可以用v.begin()和v.end() 來(lái)得到vector開始的和結(jié)束的元素地址的指針位置。你也可以這樣做:
vector<int>::iterator iter; for( iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++ ) { cout << *iter << endl; }
2. 對(duì)于二維vector的定義。
(1)定義一個(gè)10個(gè)vector元素,并對(duì)每個(gè)vector符值1-10。
#include<stdio.h> #include<vector> #include <iostream> using namespace std; void main() { int i = 0, j = 0; //定義一個(gè)二維的動(dòng)態(tài)數(shù)組,有10行,每一行是一個(gè)用一個(gè)vector存儲(chǔ)這一行的數(shù)據(jù)。 所以每一行的長(zhǎng)度是可以變化的。之所以用到vector<int>(0)是對(duì)vector初始化,否則不能對(duì)vector存入元素。 vector< vector<int> > Array( 10, vector<int>(0) ); for( j = 0; j < 10; j++ ) { for ( i = 0; i < 9; i++ ) { Array[ j ].push_back( i ); } } for( j = 0; j < 10; j++ ) { for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ ) { cout << Array[ j ][ i ] << " "; } cout<< endl; } }
(2)定義一個(gè)行列都是變化的數(shù)組。
#include<stdio.h> #include<vector> #include <iostream> using namespace std; void main() { int i = 0, j = 0; vector< vector<int> > Array; vector< int > line; for( j = 0; j < 10; j++ ) { Array.push_back( line );//要對(duì)每一個(gè)vector初始化,否則不能存入元素。 for ( i = 0; i < 9; i++ ) { Array[ j ].push_back( i ); } } for( j = 0; j < 10; j++ ) { for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ ) { cout << Array[ j ][ i ] << " "; } cout<< endl; } }
(3)使用 vettor erase 刪除指定元素
#include "iostream" #include "vector" using namespace std; int main() { vector<int> arr; arr.push_back(6); arr.push_back(8); arr.push_back(3); arr.push_back(8); for(vector<int>::iterator it=arr.begin(); it!=arr.end(); ) { if(* it == 8) { it = arr.erase(it); } else { ++it; } } cout << "After remove 8:\n"; for(vector<int>::iterator it = arr.begin(); it < arr.end(); ++it) { cout << * it << " "; } cout << endl; }
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