vector容器(一)

一、 Vector简要描述

vector是C++标准模版库STL提出的一种顺序存储结构，之所以称之为“容器”，是因为vector是一个模板类，它允许我们重复利用已有的实现构造自己的特定类型下的数据结构。通过设置vector的参数允许我们制定容器汇总的元素的数据类型，可以将许多重复而乏味的工作简化。

众所周知，常用的数据结构有array（数组）、list(链表)、tree(树)、stack(栈)、heap(堆)、queue(队列)、hash table(散列表)、set(集合)、map(映射表)等。 --摘自《STL源码剖析》by 侯捷

根据在容器中的排列特性，这些数据结构分为序列式容器（sequence container）和关联式容器（associative container）。   

序列式容器：	关联式容器：
Array: C++的内建数据结构	RB-tree（Red-Black Tree，红黑树）
heap: 通过算法的方式实现(大顶堆/小顶堆)	map/mulitmap: 内部实现方式，RB-Tree
priority-queue: 本质还是heap，通过算法的方式实现	set/multiset: 内部实现方式，RB-Tree
list/slist：链表	[hash table]: 非标准
deque： 双向链表	[hash_multiset]: 非标准  [hash_mutimap]:非标准
stack/queue: 适配器，底层由deque实现	[hash_set]:  非标准  [hash_map]: 非标准

需要指出的是：

1. vector在内存中是顺序存储的，其满足顺序数据结构的特征：支持顺序访问和随机访问。

2. 在C++程序中，如果没有特殊说明或者特殊要求的话，当需要使用动态数组时，请尽量使用vector，避免用户自己定义动态数组。理由如下：

   （1） vector虽然本质上的实现方式还是动态数组，但是作为STL一员，vector提供了许多封装好的函数，并且其内部实现经过了大量的测试与优化，使得用户使用更为方便。

   （2） vector就C++用户自定义的动态数组在元素的动态插入和删除方面，提供了较为方便的库函数，避免用户在指针使用上出现不必要的错误。

3. 虽然vector提供了元素的动态插入和删除操作，但是当程需要频繁的插入和删除操作的时候，vector就不适用了，而应该使用deque或者list。

二、Vector用法 

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

在C++98标准中，vector的声明如下：

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

由于vector是STL的一员，所以在程序中需要定义vector时，需要引用命名空间std：

using namespace std; 

在程序中定义一个某一特定类型的vector的方式如下：

vector<Data_Type> vi; // vi为vector的变量名, Data_Type为vi中元素的类型

2. vector类中成员变量

   具体的成员变量如下：

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

 在众多成员变量中，我们经常会用到iterator，这个有很多中叫法：游标，迭代器。

 

该变量用于对vector中某个位置进行操作。一般用法：

vector<Data_Type>::iterator iter; // iter为迭代器名，Data_Type为vector中元素的类型

 会破坏迭代器的函数操作，任何插入和删除操作：

insert ， push_back， pop， remove， erase，  assign

3. vector中常用函数的用法:

（1）赋值函数 assign

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

若定义某vector<value_tpye> 对象 vi， 那么vi的成员函数assign，有两种实现方法：

填充，自vi的头部开始连续的n个元素都填入元素值val。

复制，将另一个vector或者某种连续存储的区间的某一个区间复制到新的vector vi之中。

调用实例：

#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同类型复制     
    cout<<v2.size()<<endl;

    v3.assign(from, from+2); //连续内存复制 
    cout<<v3.size()<<endl;

    return 0;
} 

（2）访问函数at 

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

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

    ps: at函数是Exception safety的，也就是说当at访问的是一个非法地址的时候，at会throw一个out of range的异常，不会有内存溢出。

   

    与at类似的函数还有：     

begin： 返回vector首元素的地址	front： 返回vector第一个元素值
end： 返回vector尾元素的地址	back :   返回vector最后一个元素的值

(3) 插入函数 insert 

iterator insert (iterator position, const value_type& val); //单元素定点插入    

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

template <class InputIterator> 
void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last); //定点连续内存覆盖插入

与assign函数类似，对vector进行插入操作insert的实现也是分为填充和复制，不过多了一个单元素插入的操作，此外就是insert函数规定了插入的位置。

实现实例：

#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个位置上插入元素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);
     *  将vi中的[begin,end]之间的数据在pos位置上插入 
     ******************************************************/
    vi.insert(iter, vi.begin(), vi.end());
    print(vi);
    return 0;
}

与insert类似的函数还有：

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

(4)删除函数erase

iterator erase (iterator position); //删除单个元素
iterator erase (iterator first, iterator last); //删除连续区间内的元素

由于删除某一个元素之后迭代器会失效，所以需要特别注意连续删除的时候迭代器计数问题。

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

int main ()
{
  vector<int> myvector;

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

  // 删除第6个元素
  myvector.erase (myvector.begin()+5);

  // 删除连续的3个元素
  myvector.erase (myvector.begin(),myvector.begin()+3);

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

  return 0;
}

类似函数： clear：清空vector中的元素

(5) 容量函数 size

在vector中与容量有关的函数有：

capacity	返回系统当前为vector分配的内存大小
size	返回当前vector中元素的个数
max_size	返回系统能够为vector分配的最大内存的大小
resize(int rsize，value_type elem)	改变当前vector的大小成rsize： 1）如果rsize大于当前vector的大小n，则将[n,rsize-1]区间内填充elem     elem 默认值为0 2）如果resize小于当前vector大小n,则将当前的vector截取rsize大小

resize实现：

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

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