【C++STL ：vector类 (一) 】详解vector类的使用层&&vector实践：算法题 - 详解
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老朋友（非官方文档）：cplusplus
官方文档（同步更新）：cppreference
vector容器文档链接：vector
1 ~> vector容器
1.1 vector的接口数比string类少
前面我们解释过，string类比STL诞生要早几年，STL很多容器和string都具有相似性，但是string的很多接口非常鸡肋，而且数量多——一百多个接口，博主也介绍过后面的STL借鉴了string，而且取长补短，接口数量大幅减少，就比如今天我们要正式开始介绍的一个新的容器——vector。
如下图所示，是不是少了很多？而且，有没有感觉这些接口很眼熟？没错，和string非常相似，在底层实现层面会有差异，但是使用层面是差不多的，类似于复用的思想，这也就是为什么我们前面要花那么多的篇幅来详细介绍string类——后面的vector、list...都是差不多的。
1.2 vector的介绍
我们早在介绍STL是什么、怎么学习的那篇博客里面就提到了使用STL的三个境界：能用、明理、能扩展 ，那么下面进入到vector的学习，我们也是按照这个方法。
1.3 vector的理解
string是字符串，vector则是一个改变数据的顺序容器，其实对应的就是博主之前在用C语言实现初阶的数据结构里面实现过的顺序表。可以理解为C++版本的顺序表。
1.4 vector的定义
| （constructor）构造函数声明 | 接口说明 |
| （重点）vector( ) | 无参构造 |
| vector（size_type n, const value_type& val = value_type()） | 构造并初始化n个val |
| （重点）vector (const vector& x); | 拷贝构造 |
| vector (InputIterator first, InputIterator last); | 使用迭代器进行初始化构造 |
2 ~> vector的使用：结合文档
2.1 没有输入输出流，无法cout——自己Print
vector没法cin、cout，我们要想输出结果，就得自己封装一个Print函数——
void Print(const vector& v)
{
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
} 写完这个，我们就可以偷个懒，用范围for——
//范围for
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;2.2 迭代器：vector iterator 的使用
2.2.1 概念理解
| iterator的使用 | 接口说明 |
| （重点）begin+end | 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator |
| rbegin+rend | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator |
2.2.2 实践
代码演示如下——
vector::const_iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << "it" << " ";
++it;
}
cout << endl; 这个可以封装到Print函数里面——
调用前面已经封装好的Print函数，构造、输出——
2.3 vector的空间增长问题
2.3.1 文档接口理解
| 容量空间 | 接口说明 |
| size | 获取数据个数 |
| capacity | 获取容量大小 |
| empty | 判断是否为空 |
| resize | 改变vector的size |
| reserve | 改变vector的capacity |
（1）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，vector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。
（2）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。
（3）resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
2.3.2 不同环境下capacity增长倍数问题
我们来测试一下vector的默认扩容机制——
// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{
size_t sz;
vector v;
sz = v.capacity();
cout << "making v grow:\n";
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
v.push_back(i);
if (sz != v.capacity())
{
sz = v.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}
} vs环境下的运行结果：vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容——
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 3
capacity changed: 4
capacity changed: 6
capacity changed: 9
capacity changed: 13
capacity changed: 19
capacity changed: 28
capacity changed: 42
capacity changed: 63
capacity changed: 94
capacity changed: 141g++的运行结果：linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容——
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 4
capacity changed: 8
capacity changed: 16
capacity changed: 32
capacity changed: 64
capacity changed: 128VS是按第一次2倍、后面1.5倍进行扩容的——
g++是按2倍进行扩容的——
2.3.3 reserve：提前将空间设置足够，提高效率
如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够，这样就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了——主要是避免一边插入一边扩容——
// 如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够
// 就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了
void TestVectorExpandOP()
{
vector v;
size_t sz = v.capacity();
v.reserve(100); // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容
cout << "making bar grow:\n";
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
v.push_back(i);
if (sz != v.capacity())
{
sz = v.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}
} 2.3.4 实践
2.4 vector的增删查改
| vector增删查改 | 接口说明 |
| push_back | 尾插 |
| pop_back | 尾删 |
| find | 查找（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口） |
| insert | 在position之前插入val |
| erase | 删除position位置的数据 |
| swap | 交换两个vector的数据空间 |
| operator[ ] | 像数组一样访问 |
2.4.1 vector也只有尾插和尾删
和string一样，vector也只有尾插和尾删，没有头插和头删，因为要挪动数据，效率太低了——
我们要头插、或者头删和string一样，直接用insert和erase就行啦。
2.4.2 insert && erase实践
2.5 如果你觉得库里面的不好用可以用自己定义的模版
这个要当心，这个如果不用就注释掉，否则会跟库冲突——
2.6 简单了解一下emplace
2.6.1 简单了解
emplace可以简单理解为功能和insert差不多，而emplace_back和push_back功能一样，但前者效果更好，这个emplace我们在C++11会细讲。
2.6.2 对比
上图和下图的差异：传参，推荐用下面的写法——
2.6.3 实践
3 ~> vector实践：两道算法题
3.1 只出现一次的数字
力扣链接：136. 只出现一次的数字
题目描述：
3.1.1 代码实现
代码演示如下——
class Solution {
public:
int singleNumber(vector& nums) {
int value = 0;
for(auto e : nums)
{
//异或
value ^= e;
cout << endl;
}
return value;
}
}; 时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(1)。
3.2 杨辉三角
力扣链接：118. 杨辉三角
题目描述：
3.2.1 C语言太麻烦！沟槽的二级指针还在追我！
麻不麻烦？麻烦！我们如果用C语言来实现的话，就要动态开辟二维数组——开辟指针数组，这个指针数组是指向数组的指针，或者这样理解：这个数组里面存放了指向数组的指针。
3.2.2 C++的vector——轻松搞定
不用指针，用容器怎么表示二维数组呢？vector<vector<int>>——
3.2.3 算法代码实现
代码演示如下——
class Solution {
public:
vector> generate(int numRows) {
vector> vv;
//定义行
vv.resize(numRows,vector());
//定义列
for(size_t i = 0;i < numRows;++i)
{
vv[i].resize(i + 1,1);//1
}
for(size_t i = 2;i < vv.size();++i)//第0、1行的都不需要处理，1
{
for(size_t j = 1;j < vv[i].size() - 1;++j)
{
vv[i][j] = vv[i-1][j] + vv[i-1][j-1];
}
}
return vv;
}
}; 时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(1)。
4 ~> 本文代码完整展示
4.1 Test.c：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
using namespace std;
void Print(const vector& v)
{
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
////范围for
//for (auto e : v)
//{
// cout << e << " ";
//}
//cout << endl;
//
//vector::const_iterator it = v.begin();
//while (it != v.end())
//{
// cout << "it" << " ";
// ++it;
//}
//cout << endl;
}
void Test_vector1()
{
//构造
vector v1;//空
vectorv2(10, 1);
vectorv3(v2.begin(),v2.end());//迭代器
string s1("xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx");
vectorv4(s1.begin(), s1.end());
vectorv5(v3);
//vector v6({ 1,2,3,4,5,6 });
vector v6 = { 1,2,3,4,5,6 };
vector v7 = { 1,2,3,4,5,6,1,1,1,1,1,1 };
Print(v2);
Print(v4);
Print(v6);
Print(v7);
auto il = { 10,20,30,1,2,2 };
for (auto e : il)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void Test_vector2()
{
vector v1;
//count int n = 1000000000000;
const int n = 100;
/*v1.reserve(n);*/
size_t old = v1.capacity();
/*cout << v1.capacity() << endl;*/
size_t begin = clock();
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
v1.push_back(i);
if (old != v1.capacity())
{
cout << v1.capacity() << endl;
old = v1.capacity();
}
}
size_t end = clock();
cout << end - begin << endl;
vector v2;
v2.resize(100.1);
Print(v2);
}
void Test_vector3()
{
vector v1 = { 1,2,3,4,5 };
v1.push_back(6);
Print(v1);
v1.insert(v1.begin(), 0);
Print(v1);
v1.insert(v1.begin() + 3, 0);
Print(v1);
v1.erase(v1.begin());
Print(v1);
v1.erase(v1.begin() + 3);
Print(v1);
}
//struct在C++里面也是类
struct AA
{
int _a1 = 1;
int _a2 = 1;
AA(int a1 = 1,int a2 = 1)
:_a1(a1)
,_a2(a2)
{ }
};
////模版
//template
//class vector
//{
//private:
// T* _a;
// size_t _size;
// size_t _capacity;
//};
void Test_vector4()
{
AA aa1 = { 0,0 };
vector v = { aa1,{1,1},{2,2},{3,3} };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << it->_a1 << ":" << it->_a2 << endl;
++it;
}
cout << endl;
//传AA对象
v.push_back(aa1);
v.emplace_back(aa1);
//传构造AA对象的参数
v.emplace_back(1, 1);
v.push_back({ 2,2 });
it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << it->_a1 << ":" << it->_a2 << endl;
++it;
}
cout << endl;
}
int main()
{
//Test_vector1();
//Test_vector2();
/*Test_vector3();*/
Test_vector4();
return 0;
} 4.2 运行
结尾
往期回顾：
【C++STL ：string类 (二) 】从接口应用到内存模型的全面探索
【C++STL：string类（一）】最高效的STL学习法：从string类开始，教你如何阅读官方文档
结语：都看到这里啦！那请大佬不要忘记给博主来个“一键四连”哦！
博主在这里放了一只小狗，大家看完了摸摸小狗放松一下吧！
૮₍ ˶ ˊ ᴥ ˋ˶₎ა
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