chapter5-线性数据结构

1.向量

向量（vector）是可以改变其大小的线性序列容器。像数组一样，向量使用连续的空间存储元素，这表明向量也可以像数组一般通过其下标来访问其元素。但与数组不同的是，向量的大小可以动态变化。
向量在内部使用动态数组的方式来存储元素，无需关心实现细节。(平均意义下，向量插入元素的时间复杂度是常数O(1)级别)

1.1 向量构造

如何定义一个新的向量，常见的有如下几种方式：

定义一个向量

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <vector>

using namespace std;

void print(vector<int> myVector, int n) {
    printf("vector%d: ", n);
    for(int i = 0; i < myVector.size(); ++i) {
        printf("%d ",myVector[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    int myArray[] = {1, 2, 3, 4, 5};

    vector<int> myVector1;      //
    vector<int> myVector2(myArray, myArray + 5);  //通过构造函数拷贝数组，区间左闭右开
    vector<int> myVector3(5, 2);      //也可以拷贝1个数组，这个数组的内容是5个2
    vector<int> myVector4(myVector2);   //可以拷贝向量
    vector<int> myVector5(myVector4.begin(), myVector4.end()-2); //也可以只拷贝一部分，左闭右开区间

    print(myVector1, 1);
    print(myVector2, 2);
    print(myVector3, 3);
    print(myVector4, 4);
    print(myVector5, 5);

    return 0;
}

vector<类型>可以是基础数据类型，也可以是自定义的数据类型如结构体等。

1.2 向量操作

即常见的系统内部已经定义的函数应该怎么使用。

1、返回向量的尺寸（元素个数）：int n = myVector.size();

2、将向量尾部的值给弹出去：myVector.pop_back();

3、从向量尾部推入一个值：myVector.push_back();

4、插入操作：

• 可以插入一个值myVector.insert(position, x);；

• 可以插入多个相同的值myVector.insert(position, n, x);；

• 可以插入一段值，myVector.insert(position, first_add, last_add);，需要给定要插入元素的数组/向量的地址区间，左闭右开，且注意向量与数组不同的地方在于不能直接用名字访问地址，而是使用封装好的函数myVector.begin()、myVector.end()。

5、删除操作:

• 可以删除指定下标位置的一个元素myVector.erase(position);

• 可以删除指定的一段下标区间内元素，左闭右开，myVector.erase(first_add, last_add);

6、清除操作：myVector.clear()

常用的向量函数

//vector定义，常见的方式 2024-02-22
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
    int myArray[] = {1, 2, 3, 4, 5};

    vector<int> myVector(myArray , myArray+5); //通过构造函数给向量拷贝一个数组
    
    int n = myVector.size();

    myVector.pop_back();   //从向量尾部弹出一个值 1, 2, 3, 4
    
    myVector.push_back(6); //从尾部推进去一个值6  1, 2, 3, 4, 6
    //1, 9, 2, 3, 4, 6
    myVector.insert(myVector.begin() + 1 , 9); //参数1：position，插入向量的下标位置；参数2：x，要插入的值
    //7, 7, 7, 1, 9, 2, 3, 4, 6
    myVector.insert(myVector.begin(), 3, 7);   //参数1：position,插入向量的下标位置;参数2：n,插入几次；参数3：x,要插入的值   
    //1, 2, 7, 7, 7, 1, 9, 2, 3, 4, 6
    myVector.insert(myVector.begin(), myArray, myArray + 2); //position, first_address, last_address（区间左闭右开）
    //1, 2, 7, 7, 7, 1, 2, 3, 4, 6
    myVector.erase(myVector.begin() + 6); //参数1：position，删除下标为6的元素
    //1, 7, 7, 1, 2, 3, 4, 6
    myVector.erase(myVector.begin() + 1, myVector.begin() + 3);  //first_add, last_add（左闭右开） 删除从下标fisrt开始，到下标last-1之间的元素

    myVector.clear();
    return 0;
}

2.队列

在做题过程中，一旦发现有先进先出的特性时一定要首先想到队列这种数据结构。使用队列模板queue，就应在代码中添加头文件，其格式为#include <queue>。定义一个队列和定义向量非常类似，写法为queue<typename> name 。

2.2 queue的状态

1、判空操作，即返回当前队列是否为空：empty()

2、队列长度，返回当前队列元素个数：size()

2.3 queue元素的添加或删除

1、入队操作，即向队列中添加新的元素：push(elem)

2、出队操作，即删除已有的元素：pop()

2.4 queue元素的访问

只能对队列的头尾两端进行操作。

1、访问队首，即获得队头元素的函数：front()

2、访问队尾，即获得队尾元素的函数为：back()

常用的队列函数

//队列的定义及常用操作 2024-02-22
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <queue>

using namespace std;

int main()
{
    queue<int> myQueue;

    for(int i = 0; i < 10; ++i) {
        myQueue.push(i);       //入队
    }

    int sum = 0;
    while(!myQueue.empty()) {
        sum +=myQueue.front();  //访问队首
        myQueue.pop();          //出队
    }

    cout << sum << endl;
    return 0;
}

3.栈

同样，C++内部封装了容器stack，我们只要学会如何使用即可。栈的特性是后进先出规则。要使用stack的标准模板，需要添加头文件#include <stack>，栈的常用函数与队列非常相似。

3.2 stack的状态

1、判空操作，返回当前栈是否为空：empty()

2、栈长度，返回当前栈元素个数：size()

3.3 stack元素的添加或删除

1、入栈操作：定义一个栈后，要向栈中添加新元素push()

4、出栈操作：删除已有的元素pop()

3.4 stack元素的访问

只能对栈的栈顶一端进行操作，所以只能用top()来访问栈顶元素，而不像队列那样可以访问队头和队尾。

常用的栈函数

//栈的定义和常用操作 2024-02-23
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <stack>

using namespace std;

int main()
{
    stack<int> myStack;

    for(int i = 0; i < 10; ++i) {
        myStack.push(i);            //入栈
    }

    int sum = 0;
    while (!myStack.empty()) {     //判空
        printf("%d ", myStack.top());
        sum += myStack.top();      //访问栈顶
        myStack.pop();             //出栈
    }
    printf("\n");
    printf("%d\n",sum);
    return 0;
}