C++中vector和數(shù)組之間的轉(zhuǎn)換及其效率問(wèn)題詳解

更新時(shí)間：2023年03月30日 11:29:30 作者：renshy5

c++?vector轉(zhuǎn)數(shù)組是一種將vector容器的元素轉(zhuǎn)換為數(shù)組的方法,主要能幫助提高程序的性能和效率,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++中vector和數(shù)組之間的轉(zhuǎn)換及其效率問(wèn)題的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

數(shù)組轉(zhuǎn)換為vector

眾所周知，一維vector中的元素存儲(chǔ)是順序連續(xù)的，所以我們可以通過(guò)訪問(wèn)第一個(gè)元素的地址以及元素的數(shù)量來(lái)訪問(wèn)一系列的元素。因此，我們可以采取如下操作來(lái)對(duì)vector進(jìn)行訪問(wèn)和轉(zhuǎn)換：

先創(chuàng)造一個(gè)數(shù)組

int array_size = 1000;
double **array = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
    array[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);

for (int i = 0; i < array_size; i++)
    for (int j = 0; j < array_size; j++)
        array[i][j] = i * array_size + j;

method1

// method1
vector<vector<double>> t(array_size, vector<double>(array_size));
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
	// 直接定義一個(gè)一維的vector，其首地址為數(shù)組的起始地址，末尾地址為最后的地址。
	t[i] = vector<double>(array[i], array[i] + array_size);
}

method2

// method2
vector<vector<double>> tt(array_size, vector<double>(array_size));
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
	// 直接復(fù)制每一個(gè)值
    for (int j = 0; j < array_size; j++)
        tt[i][j] = array[i][j];
}

method3

vector<vector<double>> ttt(array_size, vector<double>(array_size));
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
	// 直接使用memcpy進(jìn)行復(fù)制
    memcpy(&ttt[i][0], &array[i][0], array_size * sizeof(double));
}

對(duì)于上述的三種方法，我簡(jiǎn)單的對(duì)其進(jìn)行了效率測(cè)試，測(cè)試思路是每個(gè)都循環(huán)執(zhí)行100遍，看每個(gè)方法所需要的時(shí)間，測(cè)試代碼如下：

clock_t begin, end;
double cost;
begin = clock();
for (int x = 0; x < 100; x++)
{
    vector<vector<double>> t(array_size, vector<double>(array_size));
    for (int i = 0; i < array_size; i++)
    {
        t[i] = vector<double>(array[i], array[i] + array_size);
    }
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 1 cost: %lf secs\n", cost);

// method2
begin = clock();
for (int x = 0; x < 100; x++)
{
    vector<vector<double>> tt(array_size, vector<double>(array_size));
    for (int i = 0; i < array_size; i++)
    {
        for (int j = 0; j < array_size; j++)
            tt[i][j] = array[i][j];
    }
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 2 cost: %lf secs\n", cost);

// method3
begin = clock();
for (int x = 0; x < 100; x++)
{
    vector<vector<double>> ttt(array_size, vector<double>(array_size));
    for (int i = 0; i < array_size; i++)
    {
        memcpy(&ttt[i][0], &array[i][0], array_size * sizeof(double));
    }
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 3 cost: %lf secs\n", cost);

多次測(cè)試結(jié)果基本情況如下：

method 1 cost: 0.388440 secs
method 2 cost: 0.726254 secs
method 3 cost: 0.371002 secs

由此可見(jiàn)，第三種方法是最快的，不過(guò)和第一種方法差距不大，第二種方法是最差的，所需時(shí)間基本是其他兩種方法的兩倍。

vector轉(zhuǎn)換為數(shù)組

和數(shù)組轉(zhuǎn)換為vector的思路基本一致，因?yàn)橐痪S的數(shù)組的存儲(chǔ)也是連續(xù)隨機(jī)存儲(chǔ)的。

先創(chuàng)造一個(gè)vector：

	int array_size = 1000;
    vector<vector<double>> v(array_size, vector<double>(array_size, 0));
    for (int i = 0; i < array_size; i++)
    {
        for (int j = 0; j < array_size; j++)
        {
            v[i][j] = i * array_size + j;
        }
    }

method1

double **array1 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
// method1 因?yàn)関ector存儲(chǔ)是順序且連續(xù)的，所以可以直接把指向數(shù)組每行首地址的地址指向vector每行的首地址
// 上面那句話有點(diǎn)繞，解釋在最后
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array1[i] = &v[i][0];
}

method2

double **array2 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
// method2 直接復(fù)制每一個(gè)值
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array2[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);
    for (int j = 0; j < array_size; j++)
    {
        array2[i][j] = v[i][j];
    }
}

method3

double **array = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
	// method3 使用memcpy來(lái)拷貝數(shù)組的元素
    array[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);
    memcpy(array[i], &v[i][0], sizeof(double) * array_size);
}

效率測(cè)試：因?yàn)槊總€(gè)方法的執(zhí)行都是動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存，而作為程序員一定要關(guān)注內(nèi)存，所以每次malloc使用完之后需要free，但是如果按照最開(kāi)始的方法，在同一個(gè)程序內(nèi)每個(gè)執(zhí)行100遍來(lái)測(cè)試時(shí)間的話，可能會(huì)導(dǎo)致因?yàn)槌绦驁?zhí)行到最后因?yàn)閮?nèi)存使用快滿了而導(dǎo)致速度遍慢，于是，我們每個(gè)方法只是執(zhí)行1遍（因?yàn)?遍的內(nèi)存比較?。?，然后比較時(shí)間。

測(cè)試代碼（注意，這里沒(méi)有free，在正式使用的時(shí)候要記得free）：

clock_t begin, end;
double cost;

// method1
begin = clock();
double **array1 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array1[i] = &v[i][0];
}
end = clock();
cost += (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 1 cost: %lf secs\n", cost);

// method2
begin = clock();
double **array2 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array2[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);
    for (int j = 0; j < array_size; j++)
    {
        array2[i][j] = v[i][j];
    }
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 2 cost: %lf secs\n", cost);

// method3
begin = clock();
double **array3 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array3[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);
    memcpy(array3[i], &v[i][0], sizeof(double) * array_size);
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 3 cost: %lf secs\n", cost);

多次測(cè)試結(jié)果大致如下：

method 1 cost: 0.000006 secs
method 2 cost: 0.007973 secs
method 3 cost: 0.003540 secs

由此可見(jiàn)第一種方法的速度最快，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)塊于其他兩種方法，第二種方法是第三種方法時(shí)間的兩倍。

結(jié)論，直接賦值指針?biāo)俣?gt;使用memcpy>挨個(gè)賦值。

指針與數(shù)組

我們可以看到在上面vector轉(zhuǎn)化為數(shù)組的中，第一種方法比其他快很多，其具體是怎么實(shí)現(xiàn)的呢，解釋如下：

二維數(shù)組的聲明

二維數(shù)組的聲明有幾種方法，下面介紹其中的一種方法：

// 聲明一個(gè)指向指針的指針，有array_size個(gè)這樣的指針。
double **array = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
// 每個(gè)指向指針的指針指向一個(gè)一維數(shù)組的首地址，其一維數(shù)組的長(zhǎng)度為array_size。
for (int i = 0; i < array_size; i++)
    array[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);

如上圖所示，array是指向指針的指針，其內(nèi)容為array[0]的地址，而array[0]的內(nèi)容為array[0][0]的地址，array[0][0]的內(nèi)容即為每個(gè)元素的值。

第一種方法的解釋

我們首先聲明一個(gè)指向指針的指針，其長(zhǎng)度為array_size，也就是說(shuō)，有array_size個(gè)指針。

然后每個(gè)指針將其內(nèi)容改為每行vector的首地址，這樣就可以訪問(wèn)每個(gè)元素了。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于C++中vector和數(shù)組之間的轉(zhuǎn)換及其效率問(wèn)題的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++中vector和數(shù)組轉(zhuǎn)換內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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