C++复习笔记11

1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。
3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。
4. vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。
5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。
6. 与其它动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。

vector各个接口测试:

1.resize 和 reserve是重点。pj版本1.5,sgi版本 2倍扩容。resize可以扩大或者缩小size()，当capacity不够时自动进行扩容，reserve()扩大capacity起作用，但是缩小capacity不起作用。容量只能越扩越大，不会缩小。

2.提现指定容量可以减少多次自动扩容开辟空间的时间开销。

3.vector没有提供头插和头删，因为移动元素效率低下。

4..at()会做访问越界检查，[]不会。

5.insert()返回指向插入的元素的迭代器，erase()返回指向删除元素的下一个元素的迭代器（空间上是指向删除的原位置，数值上是指向下一个元素）。

capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为，顺序表增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;void test01()
{vector<int>iv;vector<int>iv1(10,2);for (auto e : iv1){cout << e << " ";}cout << endl;for (vector<int>::iterator it = iv1.begin(); it != iv1.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;for (int i = 0; i < iv1.size(); ++i){cout << iv1[i] << " ";}cout << endl;
}void test02()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5 };vector<int>v(arr, arr + 5);for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;
}void test03()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5 };vector<int>v1(arr, arr + 5);vector<int>v2(v1);vector<int>::reverse_iterator rit = v2.rbegin();while (rit != v2.rend()){cout << *rit << " ";++rit;}cout << endl;
}void test04()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5 };vector<int>v1(arr, arr + 5);cout << v1.size() << endl;cout << v1.capacity() << endl;
}void test05()
{vector<int>v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);cout << "size = " << v.size() << endl;cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;
}扩容是重点
pg1.5,sgi 2倍扩容
void test06()//容量只会扩不会缩，大小随便换，容量不够就扩
{vector<int>v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);cout << "size = " << v.size() << endl;cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;v.resize(10);cout << "size = " << v.size() << endl;cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;v.resize(3);cout << "size = " << v.size() << endl;cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;v.reserve(20);cout << "size = " << v.size() << endl;cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;v.reserve(3);cout << "size = " << v.size() << endl;cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;
}void test07()//提前指定容量
{vector<int>v;v.reserve(100);for (int i = 0; i < 100; i++){v.push_back(i);cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;}
}void test08()
{vector<int> iv(5, 1);iv.resize(10, 2);for (auto e : iv){cout << e << " ";}cout << endl;cout << "size = " << iv.size() << endl;cout << "capacity = " << iv.capacity() << endl;
}void test09()
{vector<int>v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.pop_back();v.push_frontv.pop_front 没有头插头删 移动元素效率低下v.insert(v.begin(), 10);auto pos = find(v.begin(), v.end(), 1);v.insert(pos, 20);for (auto e : v){cout << e << " ";}
}.at会对越界做检查，[]不会对越界做检查
void test10()
{int ar[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int n = sizeof(ar) / sizeof(ar[0]);vector<int>v(ar, ar+n);for (int i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";cout << v.at(i) << " ";}cout << endl;
}int main()
{test10();system("pause");return 0;
}

 迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T*。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。
对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：
1. 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等。

2. 指定位置元素的删除操作--erase。

erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

迭代器失效的例子：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;//扩容会导致迭代器失效
void test1()
{int ar[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int n = sizeof(ar) / sizeof(ar[0]);vector<int>v(ar, ar +n);//v.reserve(20);//提前指定指定较大空间可以解决这个问题auto it = find(v.begin(), v.end(), 5);cout << *it << endl;v.push_back(20);it = find(v.begin(), v.end(), 5);//不提前指定大空间就需要重新给迭代器赋值来解决问题cout <<*it << endl;
}//会导致空间重新分配的操作都有可能让迭代器失效void test02()
{int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));// 使用find查找3所在位置的iteratorvector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。v.erase(pos);//cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问 1.空间角度有效 2.数据角度无效 vs报错 vc6不报错for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;
}int main()
{test02();system("pause");return 0;
}

删除所有偶数

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;void test01()
{int ar[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int n = sizeof(ar) / sizeof(ar[0]);vector<int>v(ar, ar +n);auto pos = find(v.begin(), v.end(), 5);auto it = v.erase(pos);cout << *it << endl;//返回值空间上指向同一个空间，树数值上指向下一个元素
}int main()
{test01();vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };//还能这样定义auto it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0)it = v.erase(it);//返回下一个位置//++it;//迭代器失效else++it;}return 0;
}

vector模拟实现

#include<iostream>
#include<vld.h>
using namespace std;namespace hym
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;vector() :_First(nullptr), _Last(nullptr), _End(nullptr) {}size_t size()const{return _Last - _First;}size_t capacity()const{return _End - _First;}iterator begin(){return _First;}iterator end(){return _Last;}public:void reserve(size_t n){if (n > capacity()){//扩容size_t old_size = size();T* new_first = new T[n];memcpy(new_first, _First, sizeof(T) * old_size);delete[] _First;_First = new_first;_Last = _First + old_size;_End = _First + n;}}void resize(size_t n, const T& x = T()){if (n <= size()){_Last = _First + n;return;}if (n > capacity()){reserve(n);}iterator cur = _Last;_Last = _First + n;while (cur != _Last){*cur = x;++cur;}}iterator insert(iterator _P, const T& x){if (_Last == _End){size_t p_size = _P - _First;size_t  new_size = size() == 0 ? 1 : size() * 2;reserve(new_size);//修改_P迭代器_P = _First + p_size;}iterator end = _Last;while (end > _P){*end = *(end - 1);--end;}	*_P = x;++_Last;return _P;}void push_back(const T& x){insert(_Last, x);}~vector(){delete _First;_First = _Last = _End = nullptr;}private:iterator _First;iterator _Last;iterator _End;};
}void test01()
{hym::vector<int>v;auto pos = v.begin();cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;pos = v.insert(pos, 1);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;pos = v.insert(pos, 2);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;pos = v.insert(pos, 3);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;pos = v.insert(pos, 4);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;//cout << *it << endl;//插入后返回值指向插入点for (auto e : v)cout << e << " ";cout << endl;
}void test02()
{hym::vector<int>v;cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;v.reserve(50);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;v.reserve(15);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;}void test03()
{hym::vector<int>v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;for (auto e : v)cout << e << " ";cout << endl;
}void test04()
{hym::vector<int>v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;v.resize(3);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;v.resize(70,9);cout << "size= " << v.size() << endl;cout << "capacity=" << v.capacity() << endl;for (auto e : v)cout << e << " ";cout << endl;
}using namespace hym;
void main()
{test04();system("pause");
}