vector容器(一)

一、 Vector簡要描述

 

vector是C++標准模版庫STL提出的一種順序存儲結構，之所以稱之為“容器”，是因為vector是一個模板類，它允許我們重復利用已有的實現構造自己的特定類型下的數據結構。通過設置vector的參數允許我們制定容器匯總的元素的數據類型，可以將許多重復而乏味的工作簡化。

 

眾所周知，常用的數據結構有array（數組）、list(鏈表)、tree(樹)、stack(棧)、heap(堆)、queue(隊列)、hash table(散列表)、set(集合)、map(映射表)等。 --摘自《STL源碼剖析》by 侯捷

根據在容器中的排列特性，這些數據結構分為序列式容器（sequence container）和關聯式容器（associative container）。   

序列式容器：	關聯式容器：
Array: C++的內建數據結構	RB-tree（Red-Black Tree，紅黑樹）
heap: 通過算法的方式實現(大頂堆/小頂堆)	map/mulitmap: 內部實現方式，RB-Tree
priority-queue: 本質還是heap，通過算法的方式實現	set/multiset: 內部實現方式，RB-Tree
list/slist：鏈表	[hash table]: 非標准
deque： 雙向鏈表	[hash_multiset]: 非標准  [hash_mutimap]:非標准
stack/queue: 適配器，底層由deque實現	[hash_set]:  非標准  [hash_map]: 非標准

 

需要指出的是：

1. vector在內存中是順序存儲的，其滿足順序數據結構的特征：支持順序訪問和隨機訪問。

2. 在C++程序中，如果沒有特殊說明或者特殊要求的話，當需要使用動態數組時，請盡量使用vector，避免用戶自己定義動態數組。理由如下：

   （1） vector雖然本質上的實現方式還是動態數組，但是作為STL一員，vector提供了許多封裝好的函數，並且其內部實現經過了大量的測試與優化，使得用戶使用更為方便。

   （2） vector就C++用戶自定義的動態數組在元素的動態插入和刪除方面，提供了較為方便的庫函數，避免用戶在指針使用上出現不必要的錯誤。

3. 雖然vector提供了元素的動態插入和刪除操作，但是當程需要頻繁的插入和刪除操作的時候，vector就不適用了，而應該使用deque或者list。

 

二、Vector用法 

 

1. vector容器的定義：（參考自：http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/）

在C++98標准中，vector的聲明如下：

template < class T, class Alloc = allocator<T> > class vector; // generic template

 

由於vector是STL的一員，所以在程序中需要定義vector時，需要引用命名空間std：

using namespace std; 

在程序中定義一個某一特定類型的vector的方式如下：

vector<Data_Type> vi; // vi為vector的變量名, Data_Type為vi中元素的類型

 

2. vector類中成員變量

   具體的成員變量如下：

member type	definition	notes
value_type	The first template parameter (T)
allocator_type	The second template parameter (Alloc)	defaults to:allocator<value_type>
reference	allocator_type::reference	for the default allocator:value_type&
const_reference	allocator_type::const_reference	for the default allocator: const value_type&
pointer	allocator_type::pointer	for the default allocator:value_type*
const_pointer	allocator_type::const_pointer	for the default allocator: const value_type*
iterator	a random access iterator to value_type	convertible to const_iterator
const_iterator	a random access iterator to const value_type
reverse_iterator	reverse_iterator<iterator>
const_reverse_iterator	reverse_iterator<const_iterator>
difference_type	a signed integral type, identical to:iterator_traits<iterator>::difference_type	usually the same as ptrdiff_t
size_type	an unsigned integral type that can represent any non-negative value of difference_type	usually the same as size_t

 在眾多成員變量中，我們經常會用到iterator，這個有很多中叫法：游標，迭代器。

 

該變量用於對vector中某個位置進行操作。一般用法：

vector<Data_Type>::iterator iter; // iter為迭代器名，Data_Type為vector中元素的類型

 會破壞迭代器的函數操作，任何插入和刪除操作：

insert ， push_back， pop， remove， erase，  assign

 

3. vector中常用函數的用法:

（1）賦值函數 assign

template <class InputIterator>
    void assign (InputIterator first, InputIterator last);  //1. 復制    
    void assign (size_type n, const value_type& val);    // 2. 填充

若定義某vector<value_tpye> 對象 vi， 那么vi的成員函數assign，有兩種實現方法：

填充，自vi的頭部開始連續的n個元素都填入元素值val。

復制，將另一個vector或者某種連續存儲的區間的某一個區間復制到新的vector vi之中。

調用實例：

#include<iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    vector<int> v3;
    int from[3] = {1,2,3};
    
    v1.assign(10,7);  // 填充
    cout<<v1.size()<<endl;

    v2.assign(v1.begin().v1.end()); //vector同類型復制     
    cout<<v2.size()<<endl;

    v3.assign(from, from+2); //連續內存復制 
    cout<<v3.size()<<endl;

    return 0;
} 

 

（2）訪問函數at 

    參考：http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/at/

    對於at的使用，需要注意其返回值為reference，v.at(pos)表示的是在vector中pos所在的位置上的元素。

    ps: at函數是Exception safety的，也就是說當at訪問的是一個非法地址的時候，at會throw一個out of range的異常，不會有內存溢出。

   

    與at類似的函數還有：     

begin： 返回vector首元素的地址	front： 返回vector第一個元素值
end： 返回vector尾元素的地址	back :   返回vector最后一個元素的值

(3) 插入函數 insert 

iterator insert (iterator position, const value_type& val); //單元素定點插入    

void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);    //定點多元素填充插入

template <class InputIterator> 
void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last); //定點連續內存覆蓋插入

與assign函數類似，對vector進行插入操作insert的實現也是分為填充和復制，不過多了一個單元素插入的操作，此外就是insert函數規定了插入的位置。

實現實例：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

vector<int> vi;

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

int main()
{   
    vi.clear();    
    vector<int>::iterator iter;
    iter = vi.begin();
    /******************************************************
     *  insert(iterator pos,int n,elem_type elem);
     *  在pos位置及之后的n-1個位置上插入元素elem 
     ******************************************************/
    vi.insert(iter,10,20);
    print(vi);

    vi.clear();  //清空vector   
    for(int i=0;i<10;i++)
      vi.push_back(i);
    print(vi);
    
    vi.clear();
    iter = vi.begin();
    /******************************************************
     *  insert(iterator pos,elem_type elem);
     *  在pos位置上插入元素elem 
     ******************************************************/
    for(int j=0;j<10;j++)
        vi.insert(iter+j,j);
        
    /******************************************************
     *  insert(iterator pos, iterator begin, iterator end);
     *  將vi中的[begin,end]之間的數據在pos位置上插入 
     ******************************************************/
    vi.insert(iter, vi.begin(), vi.end());
    print(vi);
    return 0;
}

與insert類似的函數還有：

         push_back(value_type & value); 只能在vector的末尾加入value.

 

(4)刪除函數erase

iterator erase (iterator position); //刪除單個元素
iterator erase (iterator first, iterator last); //刪除連續區間內的元素

由於刪除某一個元素之后迭代器會失效，所以需要特別注意連續刪除的時候迭代器計數問題。

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main ()
{
  vector<int> myvector;

  // 賦值操作
  for (int i=1; i<=10; i++) myvector.push_back(i);

  // 刪除第6個元素
  myvector.erase (myvector.begin()+5);

  // 刪除連續的3個元素
  myvector.erase (myvector.begin(),myvector.begin()+3);

  cout << "myvector contains:";
  for (unsigned i=0; i<myvector.size(); ++i)
       cout << ' ' << myvector[i];
  cout << '\n';

  return 0;
}

類似函數： clear：清空vector中的元素

 

(5) 容量函數 size

在vector中與容量有關的函數有：

capacity	返回系統當前為vector分配的內存大小
size	返回當前vector中元素的個數
max_size	返回系統能夠為vector分配的最大內存的大小
resize(int rsize，value_type elem)	改變當前vector的大小成rsize： 1）如果rsize大於當前vector的大小n，則將[n,rsize-1]區間內填充elem     elem 默認值為0 2）如果resize小於當前vector大小n,則將當前的vector截取rsize大小

resize實現：

 

參考：http://www.cplusplus.com/reference/vector/

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