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詳解C++編程中的vector類容器用法

 更新時(shí)間:2016年05月11日 15:19:24   作者:whz_zb的專欄  
vector是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的容器,使用時(shí)需要包含#include <vector>頭文件,也可以說vector是一個(gè)類模板而不是一種數(shù)據(jù)類型,對(duì)它的定義,需要指定類型,需要的朋友可以參考下

vector簡(jiǎn)介
vector是STL中最常見的容器,它是一種順序容器,支持隨機(jī)訪問。vector是一塊連續(xù)分配的內(nèi)存,從數(shù)據(jù)安排的角度來講,和數(shù)組極其相似,不同的地方就是:數(shù)組是靜態(tài)分配空間,一旦分配了空間的大小,就不可再改變了;而vector是動(dòng)態(tài)分配空間,隨著元素的不斷插入,它會(huì)按照自身的一套機(jī)制不斷擴(kuò)充自身的容量。

vector的擴(kuò)充機(jī)制:按照容器現(xiàn)在容量的一倍進(jìn)行增長(zhǎng)。vector容器分配的是一塊連續(xù)的內(nèi)存空間,每次容器的增長(zhǎng),并不是在原有連續(xù)的內(nèi)存空間后再進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加,而是重新申請(qǐng)一塊更大的新內(nèi)存,并把現(xiàn)有容器中的元素逐個(gè)復(fù)制過去,然后銷毀舊的內(nèi)存。這時(shí)原有指向舊內(nèi)存空間的迭代器已經(jīng)失效,所以當(dāng)操作容器時(shí),迭代器要及時(shí)更新。

vector的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
vector數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),采用的是連續(xù)的線性空間,屬于線性存儲(chǔ)。他采用3個(gè)迭代器_First、_Last、_End來指向分配來的線性空間的不同范圍,下面是聲明3個(gè)迭代器變量的源代碼。

template<class _Ty, class _A= allocator< _Ty> > 
class vector{ 
... 
protected: 
iterator _First, _Last, _End; 
};

_First指向使用空間的頭部,_Last指向使用空間大?。╯ize)的尾部,_End指向使用空間容量(capacity)的尾部。例如:

int data[6]={3,5,7,9,2,4}; 
vector<int> vdata(data, data+6); 
vdata.push_back(6); 
...

vector初始化時(shí),申請(qǐng)的空間大小為6,存放下了data中的6個(gè)元素。當(dāng)向vdata中插入第7個(gè)元素“6”時(shí),vector利用自己的擴(kuò)充機(jī)制重新申請(qǐng)空間,數(shù)據(jù)存放結(jié)構(gòu)如圖所示:

2016511145821223.gif (546×286)

簡(jiǎn)單描述一下。當(dāng)插入第7個(gè)元素“6”時(shí),vector發(fā)現(xiàn)自己的空間不夠了,于是申請(qǐng)新的大小為12的內(nèi)存空間(自增一倍),并將前面已有數(shù)據(jù)復(fù)制到新空間的前部,然后插入第7個(gè)元素。此時(shí)_Last迭代器指向最后一個(gè)有效元素,而_End迭代器指向vector的最后有效空間位置。我們利用vector的成員函數(shù)size可以獲得當(dāng)前vector的大小,此時(shí)為7;利用capacity成員函數(shù)獲取當(dāng)前vector的容量,此時(shí)為12。


vector容器類型
vector容器是一個(gè)模板類,可以存放任何類型的對(duì)象(但必須是同一類對(duì)象)。vector對(duì)象可以在運(yùn)行時(shí)高效地添加元素,并且vector中元素是連續(xù)存儲(chǔ)的。
vector的構(gòu)造

函數(shù)原型:

template<typename T>
explicit vector();                 // 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù),vector對(duì)象為空
explicit vector(size_type n, const T& v = T());  // 創(chuàng)建有n個(gè)元素的vector對(duì)象
vector(const vector& x);
vector(const_iterator first, const_iterator last);

注:vector容器內(nèi)存放的所有對(duì)象都是經(jīng)過初始化的。如果沒有指定存儲(chǔ)對(duì)象的初始值,那么對(duì)于內(nèi)置類型將用0初始化,對(duì)于類類型將調(diào)用其默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化(如果有其它構(gòu)造函數(shù)而沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù),那么此時(shí)必須提供元素初始值才能放入容器中)。

舉例:

vector<string> v1;     // 創(chuàng)建空容器,其對(duì)象類型為string類
vector<string> v2(10);   // 創(chuàng)建有10個(gè)具有初始值(即空串)的string類對(duì)象的容器
vector<string> v3(5, "hello"); // 創(chuàng)建有5個(gè)值為“hello”的string類對(duì)象的容器
vector<string> v4(v3.begin(), v3.end()); // v4是與v3相同的容器(完全復(fù)制)

vector的操作(下面的函數(shù)都是成員函數(shù))

bool empty() const;          // 如果為容器為空,返回true;否則返回false
size_type max_size() const;      // 返回容器能容納的最大元素個(gè)數(shù)
size_type size() const;        // 返回容器中元素個(gè)數(shù) 
size_type capacity() const;      // 容器能夠存儲(chǔ)的元素個(gè)數(shù),有:capacity() >= size() 
void reserve(size_type n);       // 確保capacity() >= n
void resize(size_type n, T x = T());  // 確保返回后,有:size() == n;如果之前size()<n,那么用元素x的值補(bǔ)全。

reference front();           // 返回容器中第一個(gè)元素的引用(容器必須非空)
const_reference front() const;          
reference back();           // 返回容器中最后一個(gè)元素的引用(容器必須非空)
const_reference back() const;

reference operator[](size_type pos);  // 返回下標(biāo)為pos的元素的引用(下標(biāo)從0開始;如果下標(biāo)不正確,則屬于未定義行為。
const_reference operator[](size_type pos) const; 
reference at(size_type pos);      // 返回下標(biāo)為pos的元素的引用;如果下標(biāo)不正確,則拋出異常out_of_range
const_reference at(size_type pos) const;

void push_back(const T& x);      // 向容器末尾添加一個(gè)元素     
void pop_back();            // 彈出容器中最后一個(gè)元素(容器必須非空)

// 注:下面的插入和刪除操作將發(fā)生元素的移動(dòng)(為了保持連續(xù)存儲(chǔ)的性質(zhì)),所以之前的迭代器可能失效
iterator insert(iterator it, const T& x = T());    // 在插入點(diǎn)元素之前插入元素(或者說在插入點(diǎn)插入元素)
void insert(iterator it, size_type n, const T& x);   // 注意迭代器可能不再有效(可能重新分配空間)
void insert(iterator it, const_iterator first, const_iterator last);

iterator erase(iterator it);      // 刪除指定元素,并返回刪除元素后一個(gè)元素的位置(如果無元素,返回end())
iterator erase(iterator first, iterator last); // 注意:刪除元素后,刪除點(diǎn)之后的元素對(duì)應(yīng)的迭代器不再有效。

void clear() const;          // 清空容器,相當(dāng)于調(diào)用erase( begin(), end())

void assign(size_type n, const T& x = T());  // 賦值,用指定元素序列替換容器內(nèi)所有元素
void assign(const_iterator first, const_iterator last);

const_iterator begin() const;     // 迭代序列
iterator begin();
const_iterator end() const;
iterator end();

const_reverse_iterator rbegin() const;
reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator rend() const; 
reverse_iterator rend();

vector對(duì)象的比較(非成員函數(shù))

針對(duì)vector對(duì)象的比較有六個(gè)比較運(yùn)算符:operator==、operator!=、operator<、operator<=、operator>、operator>=。

其中,對(duì)于operator==和operator!=,如果vector對(duì)象擁有相同的元素個(gè)數(shù),并且對(duì)應(yīng)位置的元素全部相等,則兩個(gè)vector對(duì)象相等;否則不等。
對(duì)于operator<、operator<=、operator>、operator>=,采用字典排序策略比較。

注:其實(shí)只需要實(shí)現(xiàn)operator==和operator!=就可以了,其它可以根據(jù)這兩個(gè)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)?,operator!= (lhs, rhs) 就是 !(lhs == rhs),operator<=(lhs, rhs) 就是 !(rhs < lhs),operator>(lhs, rhs) 就是 (rhs < lhs),operator>=(lhs, rhs) 就是 !(lhs, rhs)。

vector類的迭代器

vector類的迭代器除了支持通用的前綴自增運(yùn)算符外,還支持算術(shù)運(yùn)算:it + n、it - n、it2 - it1。注意it2 - it1返回值為difference_type(signed類型)。

注意,任何改變?nèi)萜鞔笮〉牟僮鞫伎赡茉斐梢郧暗牡魇А?/p>

實(shí)例
1.vector 的數(shù)據(jù)的存入和輸出:

#include<stdio.h>
#include<vector>
#include <iostream>
using namespace std;
void main()
{
 int i = 0;
  vector<int> v;
  for( i = 0; i < 10; i++ )
 {
      v.push_back( i );//把元素一個(gè)一個(gè)存入到vector中
 }
對(duì)存入的數(shù)據(jù)清空
 for( i = 0; i < v.size(); i++ )//v.size() 表示vector存入元素的個(gè)數(shù)
 {
     cout << v[ i ] << " "; //把每個(gè)元素顯示出來
 }
 cont << endl;
}

注:你也可以用v.begin()和v.end() 來得到vector開始的和結(jié)束的元素地址的指針位置。你也可以這樣做:

vector<int>::iterator iter;
for( iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++ )
{
  cout << *iter << endl;
}

2. 對(duì)于二維vector的定義。
(1)定義一個(gè)10個(gè)vector元素,并對(duì)每個(gè)vector符值1-10。

#include<stdio.h>
#include<vector>
#include <iostream>
using namespace std;
void main()
{
int i = 0, j = 0;
//定義一個(gè)二維的動(dòng)態(tài)數(shù)組,有10行,每一行是一個(gè)用一個(gè)vector存儲(chǔ)這一行的數(shù)據(jù)。
所以每一行的長(zhǎng)度是可以變化的。之所以用到vector<int>(0)是對(duì)vector初始化,否則不能對(duì)vector存入元素。
vector< vector<int> > Array( 10, vector<int>(0) );
for( j = 0; j < 10; j++ )
{
 for ( i = 0; i < 9; i++ )
 {
  Array[ j ].push_back( i );
 }
}
for( j = 0; j < 10; j++ )
{
 for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ )
 {
  cout << Array[ j ][ i ] << " ";
 }
 cout<< endl;
}
}

(2)定義一個(gè)行列都是變化的數(shù)組。

#include<stdio.h>
#include<vector>
#include <iostream>
using namespace std;
void main()
{
int i = 0, j = 0;
vector< vector<int> > Array;
vector< int > line;
for( j = 0; j < 10; j++ )
{
 Array.push_back( line );//要對(duì)每一個(gè)vector初始化,否則不能存入元素。
 for ( i = 0; i < 9; i++ )
 {
  Array[ j ].push_back( i );
 }
}
for( j = 0; j < 10; j++ )
{
 for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ )
 {
  cout << Array[ j ][ i ] << " ";
 }
 cout<< endl;
}
}

(3)使用 vettor erase 刪除指定元素

#include "iostream"
#include "vector"
using namespace std;
int main()
{
  vector<int> arr;
  arr.push_back(6);
  arr.push_back(8);
  arr.push_back(3);
  arr.push_back(8);
  for(vector<int>::iterator it=arr.begin(); it!=arr.end(); )
  {
    if(* it == 8)
    {
      it = arr.erase(it);
    }
    else
    {
      ++it;
    }
  }
  cout << "After remove 8:\n";
  for(vector<int>::iterator it = arr.begin(); it < arr.end(); ++it)
  {
    cout << * it << " ";
  }
  cout << endl;
}


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