[C++ STL] vector使用詳解

一、概述

vector（向量）: 是一種序列式容器，事實上和數組差不多，但它比數組更優越。一般來說數組不能動態拓展，因此在程序運行的時候不是浪費內存，就是造成越界。而vector正好彌補了這個缺陷，它的特征是相當於可分配拓展的數組（動態數組），它的隨機訪問快，在中間插入和刪除慢，但在末端插入和刪除快。

二、定義及初始化

使用之前必須加相應容器的頭文件：

#include <vector> // vector屬於std命名域的，因此需要通過命名限定，例如using std::vector;

定義的實現代碼如下：

vector<int> a; // 定義一個int類型的向量a
vector<int> a(10); // 定義一個int類型的向量a，並設置初始大小為10
vector<int> a(10, 1); // 定義一個int類型的向量a，並設置初始大小為10且初始值都為1
vector<int> b(a); // 定義並用向量a初始化向量b
vector<int> b(a.begin(), a.begin()+3); // 將a向量中從第0個到第2個(共3個)作為向量b的初始值

除此之外，還可以直接使用數組來初始化向量：

int n[] = {1, 2, 3, 4, 5} ;
// 將數組n的前5個元素作為向量a的初值
// 說明：當然不包括arr[4]元素，末尾指針都是指結束元素的下一個元素，
// 這個主要是為了和vec.end()指針統一。
vector<int> a(n, n+5) ;              
vector<int> a(&n[1], &n[4]) ;        // 將n[1]、n[2]、n[3]作為向量a的初值

三、基本操作函數

3.1 容量函數

• 容器大小：vec.size();
• 容器容量：vec.capacity(); // 指在發生 realloc 前能允許的最大元素數，即預分配的內存空間，與 size() 不同
• 容器最大容量：vec.max_size();
• 更改容器大小：vec.resize();
• 容器判空：vec.empty();

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	vector<int> vec;
	for (int i = 0; i<6; i++)
	{
		vec.push_back(i);
	}

	cout << vec.size() << endl; // 輸出：6
	cout << vec.capacity() << endl; // 輸出：6
	cout << vec.max_size() << endl; // 輸出：1073741823
	vec.resize(0);
	cout << vec.size() << endl; // 輸出：0
	if (vec.empty())
		cout << "元素為空" << endl; // 輸出：元素為空

	return 0;
}

注意：vec.resize(10)，會分配 10 個 0 給vec，相當於 push_back(0) 10 次。

3.2 添加函數

• 末尾添加元素：vec.push_back(const T& x);
• 任意位置插入一個元素：vec.insert(iterator it, const T& x);
• 任意位置插入 n 個相同元素：vec.insert(iterator it, int n, const T& x);
• 插入另一個向量的 [forst,last] 間的數據：vec.insert(iterator it, iterator first, iterator last);

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	vector<int> vec;

	// 末尾添加元素
	vec.push_back(5);
	// 任意位置插入一個元素
	vector<int>::iterator it = vec.begin();
	vec.insert(it, 2);
	// 任意位置插入n個相同元素
	it = vec.begin();
	vec.insert(it, 3, 9);
	// 插入另一個向量的[forst,last]間的數據
	vector<int> vec2(5, 8);
	it = vec.begin();
	vec.insert(it, vec2.end() - 1, vec2.end());

	// 遍歷顯示
	for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++)
		cout << *it << " "; // 輸出：8 9 9 9 2 5
	cout << endl;

	return 0;
}

3.3 刪除函數

• 末尾刪除元素：vec.pop_back();
• 任意位置刪除一個元素：vec.erase(iterator it);
• 刪除 [first,last] 之間的元素：vec.erase(iterator first, iterator last);
• 清空所有元素：vec.clear();

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	vector<int> vec;
	for (int i = 0; i < 8; i++)
		vec.push_back(i);

	// 末尾刪除元素
	vec.pop_back();
	// 任意位置刪除一個元素
	vector<int>::iterator it = vec.begin();
	vec.erase(it);
	// 刪除[first,last]之間的元素
	vec.erase(vec.begin(), vec.begin() + 1);

	for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++)
		cout << *it << " ";
	cout << endl;

	// 清空所有元素
	vec.clear();

	// 遍歷顯示   
	for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++)
		cout << *it << " "; // 輸出：2 3 4 5 6
	cout << endl;

	return 0;
}

3.4 訪問函數

• 下標訪問： vec[1]; // 並不會檢查是否越界
• at 方法訪問：vec.at(1); // 以上兩者的區別就是 at 會檢查是否越界，是則拋出 out of range 異常
• 訪問第一個元素：vec.front();
• 訪問最后一個元素：vec.back();
• 返回一個指針：int* p = vec.data(); // 可行的原因在於 vector 在內存中就是一個連續存儲的數組，所以可以返回一個指針指向這個數組。這是是 C++11 的特性。

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	vector<int> vec;
	for (int i = 0; i < 6; i++)
		vec.push_back(i);

	// 下標訪問
	cout << vec[0] << endl; // 輸出：0
	// at方法訪問
	cout << vec.at(0) << endl; // 輸出：0
	// 訪問第一個元素
	cout << vec.front() << endl; // 輸出：0
	// 訪問最后一個元素
	cout << vec.back() << endl; // 輸出：5
	// 返回一個指針
	int *p = vec.data();
	cout << *p <<endl; // 輸出：0

	return 0;
}

3.5 其他函數

• 多個元素賦值：vec.assign(int nSize, const T& x); // 類似於初始化時用數組進行賦值
• 交換兩個同類型容器的元素：swap(vector&);

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	// 多個元素賦值
	vector<int> vec;
	vec.assign(3, 1);
	vector<int> vec2;
	vec2.assign(3, 2);

	// 交換兩個容器的元素
	vec.swap(vec2);

	// 遍歷顯示
	cout << "vec: ";
	for (int i = 0; i < vec.size(); i++)
		cout << vec[i] << " "; // 輸出：2 2 2
	cout << endl;

	// 遍歷顯示
	cout << "vec2: ";
	for (int i = 0; i < vec2.size(); i++)
		cout << vec2[i] << " "; // 輸出：1 1 1
	cout << endl;

	return 0;
}

四、迭代器與算法

1. 迭代器

• 開始指針：vec.begin();
• 末尾指針：vec.end(); // 指向最后一個元素的下一個位置
• 指向常量的開始指針：vec.cbegin(); // 意思就是不能通過這個指針來修改所指的內容，但還是可以通過其他方式修改的，而且指針也是可以移動的。
• 指向常量的末尾指針：vec.cend();

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	vector<int> vec;
	vec.push_back(1);
	vec.push_back(2);
	vec.push_back(3);

	cout << *(vec.begin()) << endl; // 輸出：1
	cout << *(--vec.end()) << endl; // 輸出：3
	cout << *(vec.cbegin()) << endl; // 輸出：1
	cout << *(--vec.cend()) << endl; // 輸出：3
	cout << *(vec.rbegin()) << endl; // 輸出：3
	cout << *(--vec.rend()) << endl; // 輸出：1
	cout << endl;

	return 0;
}

2. 算法

• 遍歷元素

vector<int>::iterator it;
for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++)
    cout << *it << endl;
// 或者
for (int i = 0; i < vec.size(); i++) {
    cout << vec.at(i) << endl;
}

• 元素翻轉

#include <algorithm>
reverse(vec.begin(), vec.end());

• 元素排序

#include <algorithm>
sort(vec.begin(), vec.end()); // 采用的是從小到大的排序

// 如果想從大到小排序，可以采用先排序后反轉的方式，也可以采用下面方法:
// 自定義從大到小的比較器，用來改變排序方式
bool Comp(const int& a, const int& b) 
{
    return a > b;
}

sort(vec.begin(), vec.end(), Comp);

參考：

[清水汪汪-博客園博客](https:// www.cnblogs.com/zhonghuasong/p/5975979.html)