C++ 容器類 vector使用

用法:

1.文件包含:     

　　首先在程序開頭處加上#include<vector>以包含所需要的類文件vector

　　還有一定要加上using namespace std;

2.具體的用法以及函數調用:

push_back(data)//在尾部添加一個數據
pop_back()  　 //彈出數組的最后一個數據
at(idx)        //得到編號位置的數據
begin()        //返回指向容器第一個元素的迭代器
end()          //返回指向容器最后一個元素的迭代器
front()        //返回容器中最開始的元素
back()         //返回容器中最末尾的元素
insert(pos,elem)在pos位置插入一個elem拷貝
max_size()     //得到vector最大可以是多大
capacity()     //當前vector分配的大小
size()         //當前使用數據的大小
resize(size)   //改變當前使用數據的大小，如果它比當前使用的大，填充默認值
reserve(size)  //改變當前vecotr所分配空間的大小
erase(pos)     //刪除pos指向的數據
erase(beg,end) //刪除[beg,end)區間的數據
clear()        //清空容器中的所有數據
rbegin()       //將vector反轉后的開始指針返回(其實就是原來的end-1)
rend()         //將vector反轉構的結束指針返回(其實就是原來的begin-1)
empty()        //判斷容器是否為空
swap(vector)   //與另一個vector交換數據

int main()
{
    vector<int> vec;
    vec.push_back(23);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(5);
    vec.push_back(11);
    vec.push_back(8);
    
    vec.at(4) = 3;
    vec.reserve(20);
    
    auto begin = vec.begin();
    auto end = vec.end();

    vec.insert(begin, 5);

    auto rbegin = vec.rbegin();
    auto rend   = vec.rend();

    cout << vec.front() << endl;
    cout << vec.back() << endl;

    cout << "vec size = " << vec.size() << endl;
    cout << "vec max_size = " << vec.max_size() << endl;
    cout << "vec capacity = " << vec.size() << endl;

    for (auto i: vec)
    {
        cout << i << " ";
    }

    getchar();
    return 0;
}

輸出：

5
11
vec size = 5
vec max_size = 1073741823
vec capacity = 5
5 23 2 5 11

3.內存管理與效率

(1).使用reserve()函數提前設定容量大小，避免多次容量擴充操作導致效率低下。

　　關於STL容器，最令人稱贊的特性之一就是是只要不超過它們的最大大小，它們就可以自動增長到足以容納你放進去的數據。（要知道這個最大值，只要調用名叫max_size的成員函數。）對於vector和string，如果需要更多空間，就以類似realloc的思想來增長大小。vector容器支持隨機訪問，因此為了提高效率，它內部使用動態數組的方式實現的。在通過 reserve() 來申請特定大小的時候總是按指數邊界來增大其內部緩沖區。當進行insert或push_back等增加元素的操作時，如果此時動態數組的內存不夠用，就要動態的重新分配當前大小的1.5~2倍的新內存區，再把原數組的內容復制過去。所以，在一般情況下，其訪問速度同一般數組，只有在重新分配發生時，其性能才會下降。正如上面的代碼告訴你的那樣。而進行pop_back操作時，capacity並不會因為vector容器里的元素減少而有所下降，還會維持操作之前的大小。對於vector容器來說，如果有大量的數據需要進行push_back，應當使用reserve()函數提前設定其容量大小，否則會出現許多次容量擴充操作，導致效率低下。

　　reserve成員函數允許你最小化必須進行的重新分配的次數，因而可以避免真分配的開銷和迭代器/指針/引用失效。但在我解釋reserve為什么可以那么做之前，讓我簡要介紹有時候令人困惑的四個相關成員函數。在標准容器中，只有vector和string提供了所有這些函數。

(a).size()告訴你容器中有多少元素。它沒有告訴你容器為它容納的元素分配了多少內存。 
(b).capacity()告訴你容器在它已經分配的內存中可以容納多少元素。那是容器在那塊內存中總共可以容納多少元素，而不是還可以容納多少元素。如果你想知道一個vector或string中有多少沒有被占用的內存，你必須從capacity()中減去size()。如果size和capacity返回同樣的值，容器中就沒有剩余空間了，而下一次插入（通過insert或push_back等）會引發上面的重新分配步驟。
(c).resize(Container::size_type n)強制把容器改為容納n個元素。調用resize之后，size將會返回n。如果n小於當前大小，容器尾部的元素會被銷毀。如果n大於當前大小，新默認構造的元素會添加到容器尾部。如果n大於當前容量，在元素加入之前會發生重新分配。
(d).reserve(Container::size_type n)強制容器把它的容量改為至少n，提供的n不小於當前大小。這一般強迫進行一次重新分配，因為容量需要增加。（如果n小於當前容量，vector忽略它，這個調用什么都不做，string可能把它的容量減少為size()和n中大的數，但string的大小沒有改變。在我的經驗中，使用reserve來從一個string中修整多余容量一般不如使用“交換技巧”，那是條款17的主題。）

　　這個簡介表示了只要有元素需要插入而且容器的容量不足時就會發生重新分配（包括它們維護的原始內存分配和回收，對象的拷貝和析構和迭代器、指針和引用的失效）。所以，避免重新分配的關鍵是使用reserve盡快把容器的容量設置為足夠大，最好在容器被構造之后立刻進行。

例如，假定你想建立一個容納1-1000值的vector<int>。沒有使用reserve，你可以像這樣來做：

vector<int> v;
for (int i = 1; i <= 1000; ++i)
　　v.push_back(i);

在大多數STL實現中，這段代碼在循環過程中將會導致2到10次重新分配。（10這個數沒什么奇怪的。記住vector在重新分配發生時一般把容量翻倍，而1000約等於210。）

把代碼改為使用reserve，我們得到這個：

vector<int> v;
v.reserve(1000);
for (int i = 1; i <= 1000; ++i)
    v.push_back(i);

這在循環中不會發生重新分配。

在大小和容量之間的關系讓我們可以預言什么時候插入將引起vector或string執行重新分配，而且，可以預言什么時候插入會使指向容器中的迭代器、指針和引用失效。例如，給出這段代碼，

string s;
...
if (s.size() < s.capacity()) 
{
    s.push_back('x');
}

push_back的調用不會使指向這個string中的迭代器、指針或引用失效，因為string的容量保證大於它的大小。如果不是執行push_back，代碼在string的任意位置進行一個insert，我們仍然可以保證在插入期間沒有發生重新分配，但是，與伴隨string插入時迭代器失效的一般規則一致，所有從插入位置到string結尾的迭代器/指針/引用將失效。

回到本條款的主旨，通常有兩情況使用reserve來避免不必要的重新分配

　　第一個可用的情況是當你確切或者大約知道有多少元素將最后出現在容器中。那樣的話，就像上面的vector代碼，你只是提前reserve適當數量的空間。

　　第二種情況是保留你可能需要的最大的空間，然后，一旦你添加完全部數據，修整掉任何多余的容量。

(2).使用“交換技巧”來修整vector過剩空間/內存

　　有一種方法來把它從曾經最大的容量減少到它現在需要的容量。這樣減少容量的方法常常被稱為“收縮到合適（shrink to fit）”。該方法只需一條語句：vector<int>(ivec).swap(ivec);
表達式vector<int>(ivec)建立一個臨時vector，它是ivec的一份拷貝：vector的拷貝構造函數做了這個工作。但是，vector的拷貝構造函數只分配拷貝的元素需要的內存，所以這個臨時vector沒有多余的容量。然后我們讓臨時vector和ivec交換數據，這時我們完成了，ivec只有臨時變量的修整過的容量，而這個臨時變量則持有了曾經在ivec中的沒用到的過剩容量。在這里（這個語句結尾），臨時vector被銷毀，因此釋放了以前ivec使用的內存，收縮到合適。

(3).用swap方法強行釋放STL Vector所占內存

template < class T> void ClearVector( vector<T>& v )
{ 
    vector<T>vtTemp;
    vtTemp.swap( v );
} 
如：
vector<int> v ;
nums.push_back(1);
nums.push_back(3);
nums.push_back(2);
nums.push_back(4);
vector<int>().swap(v);

/* 或者v.swap(vector<int>()); */
/*或者{ std::vector<int> tmp = v;   v.swap(tmp);   }; //加大括號{ }是讓tmp退出{ }時自動析構*/

4.Vector結合算法使用

(1).使用reverse將元素翻轉：需要頭文件#include<algorithm>

reverse(vec.begin(),vec.end());將元素翻轉(在vector中，如果一個函數中需要兩個迭代器，

一般后一個都不包含.)

(2).使用sort排序：需要頭文件#include<algorithm>，

sort(vec.begin(),vec.end());(默認是按升序排列,即從小到大).

可以通過重寫排序比較函數按照降序比較，如下：

定義排序比較函數：

bool Comp(const int &a,const int &b)
{
    return a>b;
}
調用時:sort(vec.begin(),vec.end(),Comp)，這樣就降序排序。

5.Vector 內存管理成員函數的行為測試

       C++ STL的vector使用非常廣泛，但是對其內存的管理模型一直有多種猜測，下面用實例代碼測試來了解其內存管理方式，測試代碼如下：

    vector<int> iVec;
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //0個元素， 容器容量為0

    iVec.push_back(1);
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //1個元素， 容器容量為1

    iVec.push_back(2);
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //2個元素， 容器容量為2

    iVec.push_back(3);
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //3個元素， 容器容量為3

    iVec.push_back(4);
    iVec.push_back(5);
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //5個元素， 容器容量為6

    iVec.push_back(6);
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //6個元素， 容器容量為6

    iVec.push_back(7);
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //7個元素， 容器容量為9

    iVec.push_back(8);
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //8個元素， 容器容量為9

    iVec.push_back(9);
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //9個元素， 容器容量為9

    iVec.push_back(10);
    cout << "容器大小為: " << iVec.size() << " " << "容器容量為: " << iVec.capacity() << endl; //9個元素， 容器容量為13

    /* 測試effective stl中的特殊的交換 swap() */
    cout << "當前vector 的大小為: " << iVec.size() << " " << "當前vector 的容量為: " << iVec.capacity() << endl;　　//當前vector 的大小為: 10 當前vector 的容量為: 13
    vector<int>(iVec).swap(iVec);

　　 //臨時的vector<int>對象 的大小為: 10  臨時的vector<int>對象 的容量為: 10
    cout << "臨時的vector<int>對象 的大小為: " << (vector<int>(iVec)).size() << "  " << "臨時的vector<int>對象 的容量為: " << (vector<int>(iVec)).capacity() << endl;
    cout << "交換后，當前vector 的大小為: " << iVec.size() << "  " << "交換后，當前vector 的容量為: " << iVec.capacity() << endl;　　//交換后，當前vector 的大小為: 10  交換后，當前vector 的容量為: 10