STL之vector容器

1. vector容器基本概念

　　1.1 vector的数据安排以及操作方式，与array非常相似，两者的唯一差别在于空间的运用的灵活性。

Array是静态空间，一旦配置了就不能改变，要换大一点或者小一点的空间，可以，一切琐碎得由自

己来，首先配置一块新的空间，然后将旧空间的数据搬往新空间，再释放原来的空间。Vector是动态空间，

随着元素的加入，它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。因此vector的运用对于内存的合理利用与

运用的灵活性有很大的帮助，我们再也不必害怕空间不足而一开始就要求一个大块头的array了。Vector的

实现技术，关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率，一旦vector旧空间满了，如果客户每

新增一个元素，vector内部只是扩充一个元素的空间，实为不智，因为所谓的扩充空间(不论多大)，

一如刚所说，是”配置新空间-数据移动-释放旧空间”的大工程,时间成本很高，应该加入某种未雨绸缪的考虑，

稍后我们便可以看到vector的空间配置策略。

                               

 　　1.2 vector优缺点

　　vector向量相当于一个数组

       在内存中分配一块连续的内存空间进行存储。支持不指定vector大小的存储。STL内部实现时，首先分配一个非常大的内存空间预备进行存储，即capacity（）函数返回的大小，当超过此分配的空间时再整体重新放分配一块内存存储，这给人以vector可以不指定vector即一个连续内存的大小的感觉。通常此默认的内存分配能完成大部分情况下的存储。

  优点：(1) 不指定一块内存大小的数组的连续存储，即可以像数组一样操作，但可以对此数组进行动态操作。通常体现在push_back() pop_back()

         (2) 随机访问方便，即支持[ ]操作符和vector.at()

         (3) 节省空间。

  缺点：(1) 在内部进行插入删除操作效率低。

         (2) 只能在vector的最后进行push和pop，不能在vector的头进行push和pop。

         (3) 当动态添加的数据超过vector默认分配的大小时要进行整体的重新分配、拷贝与释放

2.vector迭代器

　　Vector维护一个线性空间，所以不论元素的型别如何，普通指针都可以作为vector的迭代器，因为vector迭代器

所需要的操作行为，如operaroe*, operator->, operator++, operator--, operator+, operator-, operator+=, operator-=,

普通指针天生具备。Vector支持随机存取，而普通指针正有着这样的能力。所以vector提供的是随机访问迭代器(Random

Access Iterators).

根据上述描述，如果我们写如下的代码：

　　Vector<int>::iterator it1;

　　Vector<Teacher>::iterator it2;

　　it1的型别其实就是Int*,it2的型别其实就是Teacher*.

3. vector的数据结构

　　Vector所采用的数据结构非常简单，线性连续空间，它以两个迭代器_Myfirst和_Mylast分别指向配置得来的连续

空间中目前已被使用的范围，并以迭代器_Myend指向整块连续内存空间的尾端。为了降低空间配置时的速度成本，vector

实际配置的大小可能比客户端需求大一些，以备将来可能的扩充，这边是容量的概念。换句话说，一个vector的容量永远

大于或等于其大小，一旦容量等于大小，便是满载，下次再有新增元素，整个vector容器就得另觅居所。

注意：

　　 所谓动态增加大小，并不是在原空间之后续接新空间(因为无法保证原空间之后尚有可配置的空间)，而是一块更大的内

存空间，然后将原数据拷贝新空间，并释放原空间。因此，对vector的任何操作，一旦引起空间的重新配置，指向原vector

的所有迭代器就都失效了。这是程序员容易犯的一个错误，务必小心。

4. vector常用API操作

4.1 vector构造函数

vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。

set<T> v
vector(v.begin（），v.end())

//例子 使用第二个构造函数 我们可以...
int arr[] = {2,3,4,1,9};
vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int)); 
vector<int> v1={1,2,3,4,5,6};

4.2 vector常用赋值操作

assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身。
vector& operator=(const vector  &vec);//重载等号操作符
swap(vec);// 将vec与本身的元素互换。

4.3 vector大小操作

size();//返回容器中元素的个数
empty();//判断容器是否为空
resize(int num);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(int num, elem);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长>度的元素被删除。
capacity();//容器的容量
reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

4.4 vector数据存取操作

at(int idx); //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range异常。
operator[];//返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错
front();//返回容器中第一个数据元素
back();//返回容器中最后一个数据元素

4.5  vector插入和删除操作

insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele.
push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_back();//删除最后一个元素
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素
clear();//删除容器中所有元素

代码示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;


void test01()
{
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++){
        v.push_back(i);
        cout << v.capacity() << endl;  // v.capacity()容器的容量
    }
}

/*
vector构造函数
vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。

//例子 使用第二个构造函数 我们可以...
int arr[] = {2,3,4,1,9};
vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));

3.2.4.2 vector常用赋值操作
assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身。
vector& operator=(const vector  &vec);//重载等号操作符
swap(vec);// 将vec与本身的元素互换。

3.2.4.3 vector大小操作
size();//返回容器中元素的个数
empty();//判断容器是否为空
resize(int num);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(int num, elem);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长>度的元素被删除。
capacity();//容器的容量
reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

*/

void printVector( vector<int>&v)
{
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end();it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test02()
{
    vector <int >v;
    int arr[] = { 2, 3, 4, 1, 9 };
    vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));

    vector<int>v2(v1.begin(), v1.end());

    printVector(v2);

    vector<int>v3(10, 100);

    printVector(v3);

    //赋值使用
    vector<int>v4;
    v4.assign(v3.begin(), v3.end());
    printVector(v4);


    v4.swap(v2);

    cout << "交换后的v4 " << endl;
    printVector(v4);

    cout << "v4容器的大小" << v4.size() << endl;

    if (v4.empty())
    {
        cout << "v4空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "v4不空" << endl;
    }
    
    //v4 23419
    v4.resize(10,-1); //第二个参数是默认值 ，默认0 
    printVector(v4);

    v4.resize(3);
    printVector(v4);

}

//巧用swap收缩空间
void test03()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 100000; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }

    cout << "v的容量" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小" << v.size() << endl;

    v.resize(3);

    cout << "v的容量" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小" << v.size() << endl;

    //巧用swap
    vector<int>(v).swap(v);

    cout << "v的容量" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小" << v.size() << endl;
}

//reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

void test04()
{
    vector<int>v;

    v.reserve(100000); //预留出空间

    int * p = NULL;
    int num = 0;
    for (int i = 0; i < 100000;i++)
    {
        v.push_back(i);
        if (p!=&v[0])
        {
            p = &v[0];
            num++;
        }
    }
    cout << num << endl;
    // 开辟100000数据用了多少次
}


/*
vector数据存取操作
at(int idx); //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range异常。
operator[];//返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错
front();//返回容器中第一个数据元素
back();//返回容器中最后一个数据元素

3.2.4.5 vector插入和删除操作
insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele.
push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_back();//删除最后一个元素
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素
clear();//删除容器中所有元素

*/

void test05()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(20);
    v.push_back(50);

    cout << "v的front" << v.front() << endl;
    cout << "v的back" << v.back() << endl;


    v.insert(v.begin(), 2 ,100); //参数1  迭代器   参数2  N个数  参数3 具体插入的内容

    printVector(v);

    v.pop_back(); //尾删
    printVector(v);

    v.erase(v.begin()); //删除 
    printVector(v);

    //v.erase(v.begin(), v.end());
    //v.clear(); //清空所有数据
    if (v.empty() )
    {
        cout << "为空" << endl;
    }

}

void test06()
{
    //逆序遍历
    vector<int>v;
    for ( int  i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }

//    printVector(v);
    //reverse_iterator 逆序迭代器
    for (vector<int>::reverse_iterator it = v.rbegin(); it != v.rend();it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;

    //vector迭代器是随机访问的迭代器  支持跳跃式访问
    vector<int>::iterator itBegin = v.begin();
    itBegin = itBegin + 3;
    //如果上述写法不报错，这个迭代器是随机访问迭代器


    list<int>l;
    for (int i = 0; i < 10;i++)
    {
        l.push_back(i);
    }
    list<int>::iterator lIt = l.begin();
    //lIt = lIt + 1; //不支持随机访问

}


int main(){
//    test01();

//    test02();

//    test03();

//    test04();

//    test05();

    test06();

    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}