C++之STL整理（2）之vector超详用法整理

C++之STL整理（2）之vector用法（创建、赋值、方法）整理

注：整理一些突然学到的C++知识，随时mark一下
例如：忘记的关键字用法，新关键字，新数据结构

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提示：本文为 C++ 中 vector构造、赋值、接口 的写法和举例

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一、vector的初始化

  根据vector的以下封装好的构造函数，现在示例每种构造方式的创建：

vector构造函数：vector<T> v; //默认构造函数
vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素copy给对象。
vector(n, elem);//构造函数将n个elem赋给对象。
vector(n);//构造函数将n个0或空赋值给对象。
vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。

1、默认构造函数

创建一个空的vector。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v; // 创建一个空的vector  std::cout << "Size of vector v: " << v.size() << std::endl; // 输出：Size of vector v: 0  return 0;  
}

2、拷贝构造函数copy区间

假设有一个已存在的vector，我们想要创建一个新的vector并拷贝其中一部分元素。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};  std::vector<int> v2(v.begin(), v.begin() + 3); // 拷贝前3个元素  for (int num : v2) {  std::cout << num << " "; // 输出：1 2 3  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

3、指定数量和元素值的构造函数

创建一个包含特定数量且所有元素都具有相同值的vector。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v(5, 10); // 创建一个包含5个10的vector  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 10 10 10 10  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

4、指定数量的构造函数

创建一个包含特定数量的vector，所有元素默认初始化为该类型的默认值（对于基本类型如int，默认值为0）。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v(5); // 创建一个包含5个0的vector  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：0 0 0 0 0  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

5、拷贝构造函数

从另一个已存在的vector创建一个新的vector，作为它的拷贝。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};  std::vector<int> v2(v); // 使用拷贝构造函数创建v2，它是v的拷贝  for (int num : v2) {  std::cout << num << " "; // 输出：1 2 3 4 5  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

二、vector的初始化-赋值

vector常用赋值方式：
assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值。
assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值。
vector& operator=(const vector  &vec);//重载=
Vector<T> = {,,,};//直接赋值一个数组
Vector<T>  {,,,};
swap(vec);// 与vec的元素互换。

1、.assign(beg, end) 赋值操作

使用区间迭代器将另一个容器或数组中的数据拷贝到vector中。

#include <iostream>  
#include <vector>  
#include <algorithm> // for std::next  int main() {  std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};  int arr[] = {6, 7, 8, 9, 10};  v.assign(std::begin(arr), std::end(arr)); // 赋值arr数组到v  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：6 7 8 9 10  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

2、.assign(n, elem) 赋值操作

将n个值为elem的元素拷贝到vector中。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v;  v.assign(5, 10); // 赋值5个10到v  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 10 10 10 10  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

3、重载等号操作符 operator=

使用重载的等号操作符将一个vector的内容赋给另一个vector。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v1 = {1, 2, 3, 4, 5};  std::vector<int> v2;  v2 = v1; // 使用重载的等号操作符赋值v1到v2  for (int num : v2) {  std::cout << num << " "; // 输出：1 2 3 4 5  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

4、直接列表初始化 Vector<T> {,};

在创建vector对象时，直接使用列表初始化语法。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {21, 22, 23, 24, 25}; // 直接列表初始化  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：21 22 23 24 25  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

5、swap 函数

使用std::swap或vector的成员函数swap来交换两个vector的内容。

#include <iostream>  
#include <vector>  
#include <algorithm> // for std::swap  int main() {  std::vector<int> v1 = {1, 2, 3};  std::vector<int> v2 = {4, 5, 6};  std::swap(v1, v2); // 使用std::swap交换v1和v2的内容  // 输出交换后的v1  for (int num : v1) {  std::cout << num << " "; }std::cout << std::endl;  return 0;
}

三、数据得增删查改

vector数据存取操作，主要有at()、front()、back()接口和括号[]取得方法。
vector插入和删除操作，主要有insert、erase、clear、pushback、popback接口。

1、at(int id)接口

at成员函数用于通过索引访问元素，并且在索引越界时会抛出std::out_of_range异常。

#include <iostream>  
#include <vector>  
#include <stdexcept> // for std::out_of_range  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40, 50};  try {  std::cout << v.at(2) << std::endl; // 输出：30  std::cout << v.at(10) << std::endl; // 抛出std::out_of_range异常  } catch (const std::out_of_range& e) {  std::cerr << "Index out of range: " << e.what() << std::endl;  }  return 0;  
}

2、front()接口

front成员函数返回容器中第一个元素的引用。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40, 50};  std::cout << v.front() << std::endl; // 输出：10  return 0;  
}

3、back()接口

back成员函数返回容器中最后一个元素的引用。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40, 50};  std::cout << v.back() << std::endl; // 输出：50  return 0;  
}

4、[id]直接取

operator[]通过索引直接访问元素，如果越界，行为是未定义的（通常会导致程序崩溃）。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40, 50};  std::cout << v[2] << std::endl; // 输出：30  // std::cout << v[10] << std::endl; // 未定义行为，通常会导致程序崩溃  return 0;  
}

5、插入函数

insert(const_iterator pos, int count, ele)在迭代器pos指向的位置插入count个值为ele的元素。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 40, 50};  v.insert(v.begin() + 1, 2, 30); // 在索引1的位置插入2个30  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 30 30 20 40 50  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

6、尾部添加 push_back(ele)

在容器的尾部插入一个元素ele。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30};  v.push_back(40); // 在尾部插入40  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 20 30 40  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

7、尾部删去 pop_back()

删去容器的最后一个元素。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40};v.pop_back(); // 删除最后一个元素40  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 20 30  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

8、删区间

erase(const_iterator start, const_iterator end)删去从迭代器start到end（不包括end）之间的所有元素。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40, 50};  v.erase(v.begin() + 1, v.begin() + 3); // 删除索引1到2之间的元素（即20和30）  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 40 50  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

9、删指定位置

erase(const_iterator pos)删除迭代器pos指向的元素。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40, 50};  v.erase(v.begin() + 2); // 删除索引2的元素（即30）  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 20 40 50  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

10、清空

clear()删掉容器中的所有元素。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40, 50};  v.clear(); // 删除所有元素  if (v.empty()) {  std::cout << "Vector is empty." << std::endl; // 输出：Vector is empty.  }  return 0;  
}

这些操作提供了对vector容器内容的灵活操作，可以轻松地插入和删除元素，以满足程序的需要。使用迭代器（或索引）时，请确保它们指向有效的容器位置，以避免未定义行为或异常。

四、其他接口

1、size()成员函数

返回容器中的元素个数。这个数量等于当前vector实际包含的元素数。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40, 50};  std::cout << "Size of vector: " << v.size() << std::endl; // 输出：Size of vector: 5  return 0;  
}

2、empty()

empty成员函数检查容器是否为空。如果容器中没有元素，它返回true；否则返回false。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v;  if (v.empty()) {  std::cout << "Vector is empty." << std::endl; // 输出：Vector is empty.  } else {  std::cout << "Vector is not empty." << std::endl;  }  return 0;  
}

3、resize(int num)

resize成员函数用于改变容器的大小。如果新的大小num大于当前大小，则容器会增长，新添加的元素会被初始化为默认值（对于内置类型，通常是0）。如果num小于当前大小，则末尾超出的元素会被删除。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30};  v.resize(5); // 容器增长，新元素初始化为0  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 20 30 0 0  }  std::cout << std::endl;  v.resize(2); // 容器缩短，超出的元素被删除  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 20  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

resize(int num, elem) 是resize的另一种重载形式。它允许你为新的元素指定一个初始值elem。如果容器增长，新添加的元素会被初始化为elem。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30};  v.resize(5, 42); // 容器增长，新元素初始化为42  for (int num : v) {  std::cout << num << " "; // 输出：10 20 30 42 42  }  std::cout << std::endl;  return 0;  
}

4、capacity()

capacity成员函数返回容器当前分配的存储空间大小。这通常大于或等于size返回的值，因为vector为了效率可能会预留一些额外的空间。

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v = {10, 20, 30};  std::cout << "Size: " << v.size() << ", Capacity: " << v.capacity() << std::endl;  // 输出可能类似于：Size: 3, Capacity: 3 或 Size: 3, Capacity: 4（取决于实现）  return 0;  
}

5、reserve(int len)

reserve成员函数用于预分配容器的存储空间。它并不改变容器的大小（即size的值不变），但会增加容器的capacity。预分配空间可以提高插入元素的效率，因为当容器需要增长时，它可能不需要重新分配整个存储空间。reserve成员函数用于预分配容器的存储空间，它可以帮助提高插入元素的效率，因为当容器需要增长时，如果已经有足够的预留空间，它就可以避免重新分配整个存储空间。

这里是一个更详细的例子，展示了如何使用reserve来预分配vector的存储空间：

#include <iostream>  
#include <vector>  int main() {  std::vector<int> v;  // 初始时，size和capacity都是0  std::cout << "Initial size: " << v.size() << ", Initial capacity: " << v.capacity() << std::endl;  // 使用reserve预分配至少10个元素的存储空间  v.reserve(10);  // size仍然是0，因为我们没有添加任何元素  // 但capacity至少为10  std::cout << "After reserve, size: " << v.size() << ", Capacity: " << v.capacity() << std::endl;  // 添加元素，直到达到或超过预留的capacity  for (int i = 0; i < 15; ++i) {  v.push_back(i);  }  // size现在是15，因为我们添加了15个元素  // capacity可能已经增长，以容纳更多的元素  std::cout << "After adding elements, size: " << v.size() << ", Capacity: " << v.capacity() << std::endl;  return 0;  
}

输出可能类似于：

Initial size: 0, Initial capacity: 0  
After reserve, size: 0, Capacity: 10  
After adding elements, size: 15, Capacity: 20 (或更大，取决于实现)

capacity的确切值可能因不同的vector实现而异。在上面的例子中，当添加超过预留capacity的元素时，vector可能会再次分配内存，并可能增加其capacity。这样做是为了避免在每次添加元素时都重新分配内存，从而提高性能。在实践中，如果你知道将要向vector中添加大量元素，使用reserve来预分配足够的空间通常是一个好习惯，因为这可以避免不必要的内存分配和元素复制。

总结