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Learining C++ No.12【vector】

news 文章来源：https://blog.csdn.net/weixin_74004489/article/details/129238979 2024/11/23 22:15:09

引言：

北京时间：2023/2/27/11:42，高数考试还在进行中，我充分意识到了学校的不高级，因为题目真的没什么意思，虽然挺平易近人，但是……，考试期间时间比较放松，所以不能耽误我更新博客，自从上篇博客，我们把string类的基本知识学习完之后，今天我们的主要目标就是学习一下什么是vector

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复习模板（从模板开始学习vector）

首先vector是什么：
在C++中vector是一个类，是一个类似于string类的类，并且它们都是一个模板类，区别于string类，vector是一个可以管理任意数组的数组（只要数据类型合适），但string类是一个只针对于字符串数组的字符串类，所以本质上vector就是用一个动态增长的数组实现的模板类。

认识了vector是什么，现在我们可以知道，它就是一个动态数组，并且它可以通过类模板的形式，来管理不同的数据类型，所以我们意识到，类模板和vector是有一定的联系的，此时我们就需要类从模板的知识入手，以浅入深学习STL中的vector容器。

类模板：

定义模板形式：

template<class T>

这个代码就可以实现，函数模板和类模板定义，此时无论是函数中，还是类中，都可以通过替换 <>尖括号中的类型来替换整个函数或者整个类中的数据类型，以方便于给所有的类型的数据使用，如下图：
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此时就可以如上图main函数中，通过在尖括号<> 中使用不同的数据类型实现对Stack整个类使用不同的数据类型，进而实现泛型编程，充分使用类模板。

所以可以看出我们的STL中的vector类就是通过类模板的形式，实现的一个可以针对所有数据类型的动态数组。

总：vector类区别于string类的本质原因就是vector类通过类模板的形式实现可以针对所有数据类型的动态数组

vector的学习

了解了什么是类模板，什么是vector的本质，此时正式开始学习vector，首先还是那句话，vector类和string类本质上是没有什么区别的，最大的区别就是数据类型的不同，所以此时我们学习vector类的过程中本质上还是在学习string类，又因为我们上篇博客已经学习了什么是string类，此时学习vector类时，我们就会变得更加的轻松，并且，使用vector类会变得更加的方便。
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懂的上述，我们知道学习vector还是在吃旧饭，所以我们按照以前的方式来进行学习就行了，首先第一步打开C++官网，寻找vector的具体说明和各种成员函数，在vector的首页，我们就可以看到上图的内容，vector和我们所说的一样，是一个类模板，并且此时还使用了一个新的概念：空间配置器（内存池）的概念，目的就是为了可以提高数组申请空间方面的效率

注：空间配置器是 STL 源码中实现的一个小灶，用来应对 STL 容器频繁申请小块内存空间的问题。他算是一个小型的内存池，以提升STL 容器在空间申请方面的效率

下面，我们就围绕着vector类的一些常用的接口，来深入了解一下vector的具体实现

首先是vector类中的构造函数：
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如下图：就是一个简单的vector类的使用：

其中使用了vector类中的，尾插（push_back）、迭代器（iterator）、方括号加下标([]）和拷贝构造函数（copy）

注：头文件 #include<vector>

了解了vector类的基本使用，此时我们就来看一看它构造函数中的 fill 的使用，初始化对象（往数组中填充数据）和迭代器区间（range）的使用：
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迭代器区间

并且此时我们发现，该迭代器的类型不是以前我们所见的 iterator 而是 inputiterator，此时 inputiterator 代表的就是一个可以接收任意容器的迭代器区间，不单单只是vector容器，也可以是别的容器，例：string类（前提是数据类型可以匹配上），并且此时我们了解到迭代器是有非常多的种类的，具体可以参考该链接：迭代器种类和使用

如下图：证明我们的vector迭代器是可以接收任意容器的迭代器区间的（因为vector类中的迭代器是使用 inputiterator 类型的迭代器）
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并且因为此时我们使用的是一个迭代器区间，所以我们可以规定，迭代器的开始位置和结束位置，通过begin()和end()来控制，注：此时char类型转化为int类型，本质上是类型转换，然后通过ASCII码值来进行打印，如下图：
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逆向迭代器

搞定了上述迭代器区间的使用，此时我们来看一看以前了解过的逆向迭代器的使用，如下图：
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所以我们可以发现，虽然范围for用起来非常的方便，但是并不可以支持逆向遍历，并且本质上范围for使用的是迭代器，所以本质上迭代器才是王者，并且以后我们遇到别的数据类型，例如：树状结构或者链表，这些遍历都是使用迭代器进行的。

开空间函数（reserve和resize）

reserve：
搞定了vector类中的构造函数，此时我们看一看，vector中别的函数，如：reserve函数（提前开空间函数），如下图：
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该图，充分展示了开空间函数（reserve）的使用。

resize：
了解vector类中的resize函数，我们通过一个题目来搞定它：

题目：给定一个非负整数，生成杨辉三角的前numRows行，在杨辉三角中，每个数是它左上方的数的和

class Solution1
{
public:vector<vector<int>> generate(int numRows)//此时就是一个类中类的使用，例：vector<int>中代表的是该vector中的每个 数据是int，而vector<vector<int>>代表的是，该vector中的数据是vector<int>而已{//本质可以理解成一个二维数组：一个vector数组，指向了一个一个的vector的意思vector<vector<int>> vv;//此时是可以直接在这里使用类里面的构造函数进行初始化的（但是为了控制类中的数据，我们只能使用resize）vv.resize(numRows, vector<int>());//此时这样写的意思就是：开辟numRows行，然后给一个匿名对象（vector<int>）去初始化这些行,当然不使用匿名对象，也可以使用vector<int> v;进行for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i)//无论是上面的那个()的意思，还是下面这个()的意思，本质上都是为了取调用函数，获得一个返回值{vv[i].resize(i + 1, 0);//和上面那句是一样的，开空间，然后用0去初始化（并且此时刚好符合题意：第一行一个数据，第二行两个数据，第三行三个数据，充分体现出for循环的好处）vv[i][0] = vv[i][vv[i].size() - 1] = 1;//此时就是根据杨辉三角的特性，把每一行的第一个数据和最后一个数据给成（1）}//此时vv[i].size(),其实本质上还是vector<int>类，不是int类，所以此时表示的是第几个vector<int>，然后把该类的大小减1给给它for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i){for (size_t j = 0; j < vv[i].size(); ++i)//vv[i].size()代表的就是vector<int>类中的那个vector数组的大小{if (vv[i][j] == 0){vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];//这句代码就是经典的杨辉三角代码（上一行本列的数据+上一行上一列的数据）}}}return vv;}
};

从上题中，我们可以看出，resize函数在vector中，也具备开空间和初始化的作用，并且从上述代码和注释中，我们可以看出，vector<vector< int >>是可以当作一个指定空间大小的二维数组使用的，只不过此时vector类中不是int，而是一个vector< int >，一个类中类，并且该类内存的类是一个int类型的类。本质上还是模板的作用，只是此时vector类模板的数据类型改变了而已；如下图：
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总而言之就是模板的数据类型不同而已