vector类的属性和用法

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-05-15 00:17 236阅读 0赞

### vector简介 ###

vector是STL中最常见的容器，它是一种顺序容器，支持随机访问。vector是一块连续分配的内存，从数据安排的角度来讲，和数组极其相似，不同的地方就是：数组是静态分配空间，一旦分配了空间的大小，就不可再改变了；而vector是动态分配空间，随着元素的不断插入，它会按照自身的一套机制不断扩充自身的容量。

vector的扩充机制：按照容器现在容量的一倍进行增长。vector容器分配的是一块连续的内存空间，每次容器的增长，并不是在原有连续的内存空间后再进行简单的叠加，而是重新申请一块更大的新内存，并把现有容器中的元素逐个复制过去，然后销毁旧的内存。这时原有指向旧内存空间的迭代器已经失效，所以当操作容器时，迭代器要及时更新。

### vector的数据结构 ###

vector[数据结构][Link 1]，采用的是连续的线性空间，属于线性存储。他采用3个迭代器\_First、\_Last、\_End来指向分配来的线性空间的不同范围，下面是声明3个迭代器变量的源代码。

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

\_First指向使用空间的头部，\_Last指向使用空间大小（size）的尾部，\_End指向使用空间容量（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初始化时，申请的空间大小为6，存放下了data中的6个元素。当向vdata中插入第7个元素“6”时，vector利用自己的扩充机制重新申请空间，数据存放结构如图1所示：

![0_13174454572eN4.gif][]

图1 扩充后的vector内存结构

简单描述一下。当插入第7个元素“6”时，vector发现自己的空间不够了，于是申请新的大小为12的内存空间（自增一倍），并将前面已有数据复制到新空间的前部，然后插入第7个元素。此时\_Last迭代器指向最后一个有效元素，而\_End迭代器指向vector的最后有效空间位置。我们利用vector的成员函数size可以获得当前vector的大小，此时为7；利用capacity成员函数获取当前vector的容量，此时为12。

vector容器类型

vector容器是一个模板类，可以存放任何类型的对象（但必须是同一类对象）。vector对象可以在运行时高效地添加元素，并且vector中元素是连续存储的。

vector的构造

函数原型：

template<typename T> 
   explicit vector();                                 // 默认构造函数，vector对象为空 
   explicit vector(size\_type n, const T& v = T());    // 创建有n个元素的vector对象 
   vector(const vector& x); 
   vector(const\_iterator first, const\_iterator last);

注：vector容器内存放的所有对象都是经过初始化的。如果没有指定存储对象的初始值，那么对于内置类型将用0初始化，对于类类型将调用其默认构造函数进行初始化（如果有其它构造函数而没有默认构造函数，那么此时必须提供元素初始值才能放入容器中）。

举例： 
vector<string> v1;         // 创建空容器，其对象类型为string类 
vector<string> v2(10);     // 创建有10个具有初始值（即空串）的string类对象的容器 
vector<string> v3(5, "hello"); // 创建有5个值为“hello”的string类对象的容器 
vector<string> v4(v3.begin(), v3.end());  // v4是与v3相同的容器（完全复制）

**vector的操作（下面的函数都是成员函数）** 
  
bool empty() const;                    // 如果为容器为空，返回true；否则返回false 
size\_type max\_size() const;            // 返回容器能容纳的最大元素个数 
size\_type size() const;                // 返回容器中元素个数   
size\_type capacity() const;            // 容器能够存储的元素个数，有：capacity() >= size()   
void reserve(size\_type n);             // 确保capacity() >= n 
void resize(size\_type n, T x = T());   // 确保返回后，有：size() == n；如果之前size()<n，那么用元素x的值补全。

reference front();                     // 返回容器中第一个元素的引用（容器必须非空）  
const\_reference front() const;                     
reference back();                      // 返回容器中最后一个元素的引用（容器必须非空）  
const\_reference back() const;

reference operator\[\](size\_type pos);   // 返回下标为pos的元素的引用（下标从0开始；如果下标不正确，则属于未定义行为。  
const\_reference operator\[\](size\_type pos) const;   
reference at(size\_type pos);           // 返回下标为pos的元素的引用；如果下标不正确，则抛出异常out\_of\_range  
const\_reference at(size\_type pos) const;  
              
void push\_back(const T& x);            // 向容器末尾添加一个元素            
void pop\_back();                       // 弹出容器中最后一个元素（容器必须非空）

// 注：下面的插入和删除操作将发生元素的移动（为了保持连续存储的性质），所以之前的迭代器可能失效  
iterator insert(iterator it, const T& x = T());        // 在插入点元素之前插入元素（或者说在插入点插入元素）  
void insert(iterator it, size\_type n, const T& x);     // 注意迭代器可能不再有效（可能重新分配空间）  
void insert(iterator it, const\_iterator first, const\_iterator last);

iterator erase(iterator it);           // 删除指定元素，并返回删除元素后一个元素的位置（如果无元素，返回end()）  
iterator erase(iterator first, iterator last); // 注意：删除元素后，删除点之后的元素对应的迭代器不再有效。

void clear() const;                    // 清空容器，相当于调用erase( begin(), end())

void assign(size\_type n, const T& x = T());   // 赋值，用指定元素序列替换容器内所有元素  
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对象的比较（非成员函数）

针对vector对象的比较有六个比较运算符：operator==、operator!=、operator<、operator<=、operator>、operator>=。

其中，对于operator==和operator!=，如果vector对象拥有相同的元素个数，并且对应位置的元素全部相等，则两个vector对象相等；否则不等。

对于operator<、operator<=、operator>、operator>=，采用字典排序策略比较。

注：其实只需要实现operator==和operator!=就可以了，其它可以根据这两个实现。因为，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类的迭代器

vector类的迭代器除了支持通用的前缀自增运算符外，还支持算术运算：it + n、it - n、it2 - it1。注意it2 - it1返回值为difference\_type（signed类型）。

注意，任何改变容器大小的操作都可能造成以前的迭代器失效。

应用示例

1.vector 的数据的存入和输出：
 #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 );//把元素一个一个存入到vector中
    }
    for( i = 0; i < v.size(); i++ )//v.size() 表示vector存入元素的个数
    {
           cout << v[ i ] << "  "; //把每个元素显示出来
    }
    cout << endl;
 } 
 注：你也可以用v.begin()和v.end() 来得到vector开始的和结束的元素地址的指针位置。你也可以这样做：
 vector<int>::iterator iter;
 for( iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++ )
 {
     cout << *iter << endl;
 }
 2. 对于二维vector的定义。
 1)定义一个10个vector元素，并对每个vector符值1-10。
 #include<stdio.h>
 #include<vector>
 #include <iostream>
 using namespace std;
 void main()
 {
  int i = 0, j = 0;
 //定义一个二维的动态数组，有10行，每一行是一个用一个vector存储这一行的数据。
 所以每一行的长度是可以变化的。之所以用到vector<int>(0)是对vector初始化，否则不能对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)定义一个行列都是变化的数组。
 #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 );//要对每一个vector初始化，否则不能存入元素。
   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.综合一点的例子。
 #include <iostream>
 #include <cassert>
 #include <vector>
 
 
 using namespace std;
 
 
 int main()
 {
     vector<int> v(5, 1);
     vector<int> v2(v.begin(), v.end());
     
     assert(v == v2);
     
     cout<<"> Before operation"<<endl;
     for(vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it < v.end(); ++it)
         cout<<*it<<endl;
 
 
     //v.insert(v.begin() + 3, 4, 2);
 
 
     v.insert(v.begin() + 3, 1, 2);
     v.insert(v.begin() + 4, 1, 3);
     v.insert(v.begin() + 5, 1, 4);
     v.insert(v.begin() + 6, 1, 5);
     cout<<"> After insert"<<endl;
     for(vector<int>::size_type i = 0; i < v.size(); ++i)
         cout<<v[i]<<endl;
     
     vector<int>::iterator it1 = v.erase(v.begin() + 3, v.begin() + 6);//删除的是第4，5，6三个元素
     assert(*it1 == 5);
     cout<<"> After erase"<<endl;
     for(vector<int>::size_type j = 0; j != v.size(); ++j)
         cout<<v[j]<<endl;
     
     assert(v.begin() + v.size() == v.end());
     assert(v.end() - v.size() == v.begin());
     assert(v.begin() - v.end() == -vector<string>::difference_type(v.size()));
     
     return 0;
 }

程序说明：上面第3个程序中用了三个循环输出容器中的元素，每个循环的遍历方式是不一样的。特别需要说明的是，第二个循环在条件判断中使用了size() 函数，而不是在循环之前先保存在变量中再使用。之所以这样做，有两个原因：其一，如果将来在修改程序时，在循环中修改了容器元素个数，这个循环仍然能很好 地工作，而如果先保存size()函数值就不正确了；其二，由于这些小函数（其实现只需要一条返回语句）基本上都被声明为inline，所以不需要考虑效率问题。

## vector是一个标准库中的容器，使用时需要包含\#include <vector>头文件。 ##

vector是一个类模板而不是一种数据类型，对它的定义，需要指定类型。

vector(向量)是 C++中的一种数据结构,确切的说是一个类.它相当于一个动态的数组,

当程序员无法知道自己需要的数组的规模多大时,用其来解决问题可以达到最大节约空间的目的.

**1、vector对象的定义和初始化**

vector类定义了好几种构造函数，并且与string类型相类似，如下所示：

注：对C++的容器来说，动态添加元素的效率，要比直接静态初始化元素的效率高

例1.1 :声明一个int向量以替代一维的数组:vector <int> a;(等于声明了一个int数组a\[\],大小没有指定,可以动态的向里面添加删除)。

例1.2: 用vector代替二维数组.其实只要声明一个一维数组向量即可,而一个数组的名字其实代表的是它的首地址,所以只要声明一个地址的向量即可,即:vector <int \*> a.同理想用向量代替三维数组也是一样,vector <int\*\*>a;再往上面依此类推.

备注:

在用vector的过程中我碰到了一个问题,特此列出讨论:

vector <int > a;

int b = 5;

a.push\_back(b);

此时若对b另外赋值时不会影响a\[0\]的值

vector <int\*> a; 
                      int \*b; 
                      b= new int\[4\]; 
                      b\[0\]=0; 
                      b\[1\]=1; 
                      b\[2\]=2; 
                      a.push\_back(b); 
                      delete b;          //释放b的地址空间 
                      for(int i=0 ; i <3 ; i++) 
                      \{ 
                            cout<<a\[0\]\[i\]<<endl; 
                      \}

此时输出的值并不是一开始b数组初始化的值,而是一些无法预计的值.

分析:根据1) 2)的结果,可以想到,在1)中,   往a向量中压入的是b的值,即a\[0\]=b,此时a\[0\]和b是存储在两个不同的地址中的.因此改变b的值不会影响a\[0\];而在2)中,因为是把一个地址(指针)压入向量a,即a\[0\]=b,因此释放了b的地址也就释放了a\[0\]的地址,因此a\[0\]数组中存放的数值也就不得而知了.

**2、vector对象的操作**

vector标准库提供了许多类似于string对象的操作，如下所示是一部分：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 操作调用方式 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 操作说明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> v.empty() </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 判断v是否为空 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> v.size() </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回v中元素的个数 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> v.push_back(t) </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 向v的末尾添加一个元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> V[n] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 返回v中位置为n的元素 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> V1 = v2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 把v1中元素替换为v2中元素副本 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> V1==v2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 判断是否相等 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> !=, &lt;, &lt;=, &gt;, &gt;= </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 直接用于vector对象的相互比较 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.push\_back   在数组的最后添加一个数据  
2.pop\_back    去掉数组的最后一个数据   
3.at                得到编号位置的数据  
4.begin           得到数组头的指针  
5.end             得到数组的最后一个单元+1的指针  
6．front        得到数组头的引用  
7.back            得到数组的最后一个单元的引用  
8.max\_size     得到vector最大可以是多大  
9.capacity       当前vector分配的大小  
10.size           当前使用数据的大小  
11.resize         改变当前使用数据的大小，如果它比当前使用的大，者填充默认值  
12.reserve      改变当前vecotr所分配空间的大小  
13.erase         删除指针指向的数据项  
14.clear          清空当前的vector  
15.rbegin        将vector反转后的开始指针返回(其实就是原来的end-1)  
16.rend          将vector反转构的结束指针返回(其实就是原来的begin-1)  
17.empty        判断vector是否为空  
18.swap         与另一个vector交换数据

注，以下是一些需要注意的地方

Ø vector和string一样，长度、下标等类型是size\_type，但是vector获取size\_type时，需要指定类型，如vector<int>::size\_type这样的方式

Ø vector的下标操作，例如v\[i\]，只能用于操作已经存在的元素，可以进行覆盖、获取等，但是不能通过v\[i++\]这种方式来给一个vector容器添加元素，该功能需要用push\_back操作完成，下标不具备该功能

Ø C++程序员习惯优先使用！=而不是<来编写循环判断条件

附录2

## [C++ vector 排序][C_ vector] ##

C++中当 vector 中的数据类型为基本类型时我们调用std::sort函数很容易实现 vector中数据成员的升序和降序排序，然而当vector中的数据类型为自定义结构体类型时，我们该怎样实现升序与降序排列呢？有两种方法，下面的例子能很好的说明： 方法1：  
我们直接来看代码吧，比较简单，容易理解：

#include “stdafx.h”
 #include <vector>
 #include <algorithm>
 #include <functional>
 
 using namespace std;
 struct AssessTypeInfo
 {
 unsigned int m_uiType; //类型ID
 char m_szName[64]; //类型名称
 unsigned int m_uiTotal; //总分数
 
 bool operator < (const AssessTypeInfo& rhs ) const //升序排序时必须写的函数
 {
 return m_uiType < rhs.m_uiType;
 }
 bool operator > (const AssessTypeInfo& rhs ) const //降序排序时必须写的函数
 {
 return m_uiType > rhs.m_uiType;
 }
 }
 int main()
 {
 vector<AssessTypeInfo > ctn ;
 
 AssessTypeInfo a1;
 a1.m_uiType=1;
 AssessTypeInfo a2;
 a2.m_uiType=2;
 
 AssessTypeInfo a3;
 a3.m_uiType=3;
 
 ctn.push_back(a1);
 ctn.push_back(a2);
 ctn.push_back(a3);
 //升序排序
 sort(ctn.begin(), ctn.end(),less<AssessTypeInfo>()) ; //或者sort(ctn.begin(), ctn.end()) 默认情况为升序
 
 for ( int i=0; i<3; i++ )
 printf(”%d\n”,ctn[i].m_uiType);
 
 //降序排序
 sort(ctn.begin(), ctn.end(),greater<AssessTypeInfo>()) ;
 
 for ( int i=0; i<3; i++ )
 printf(”%d\n”,ctn[i].m_uiType);
 
 return 0 ;
 }
 以上方法就可以实现升序排序，输出结果为 1 2 3
 降序排序结果3 2 1。
 方法2 ： 不修改结构体或类的定义部分，我们用函数对象来实现：
 #include “stdafx.h”
 #include <vector>
 #include <algorithm>
 #include <functional>
 
 using namespace std;
 struct AssessTypeInfo
 {
 unsigned int m_uiType; //类型ID
 char m_szName[64]; //类型名称
 unsigned int m_uiTotal; //总分数
 };
 
 bool lessmark(const AssessTypeInfo& s1,const AssessTypeInfo& s2)
 {
 return s1.m_uiType < s2.m_uiType;
 }
 bool greatermark(const AssessTypeInfo& s1,const AssessTypeInfo& s2)
 {
 return s1.m_uiType > s2.m_uiType;
 }
 int main()
 {
 vector<AssessTypeInfo > ctn ;
 
 AssessTypeInfo a1;
 a1.m_uiType=1;
 AssessTypeInfo a2;
 a2.m_uiType=2;
 
 AssessTypeInfo a3;
 a3.m_uiType=3;
 
 ctn.push_back(a1);
 ctn.push_back(a2);
 ctn.push_back(a3);
 
 sort(ctn.begin(), ctn.end(),lessmark) ; //升序排序
 
 for ( int i=0; i<3; i++ )
 printf(”%d\n”,ctn[i].m_uiType);
 
 sort(ctn.begin(), ctn.end(),greatermark) ; //降序排序
 
 return 0 ;
 }

以上方法就可以实现升序排序，输出结果为 1 2 3  
降序排序结果3 2 1。  
方法2是一种比较简单的方法。  
以上两种方法您可根据您自己的需求选择，并且以上两种方法在VC++6.0环境下编译通过，也是自己在实践过程中的总结，如有不妥的地方，欢迎您指出，至于为什么这样使用，请参考 stl[算法][Link 1]中sort 部分。

(6)C++ Vector排序

1. vector< int > vi ;   
2. vi.push\_back(1);  
3. vi.push\_back(3);  
4. vi.push\_back(0);  
5. sort(vi.begin() , vi.end()); /// /小到大  
6. reverse(vi.begin(),vi.end()) /// 从大道小

(7)顺序访问

1. vector < int > vi ;   
2. for( int i = 0 ; i < 10 ; i ++)  
3. \{  
4. vector.push\_back(i);  
5. \}   
6. for(int i = 0 ; i < 10 ; i ++) /// 第一种调用方法  
7. \{  
8. cout <<vector\[i\] <<" " ;   
9. \}  
10. for(vector<int>::iterator it = vi.begin() ; 
11. it !=vi.end() ; it++) ///第二种调用方法  
12. \{  
13. cout << \*it << " " ;  
14. \}

(8)寻找

1. vector < int > vi ;   
2. for( int i = 0 ; i < 10 ; i ++)  
3. \{  
4. vector.push\_back(i);  
5. \}   
6. vector < int >::interator it = find(vi.begin() , vi.end,3) ;  
7. cout << \*it << endl ; ///返回容器内找到值的位置。

(9)使用数组对C++ Vector进行初始化

1. int i\[10\] =\{1,2,3,4,5,6,7,78,8\} ;  
2. ///第一种   
3. vector<int> vi(i+1,i+3); ///从第2个元素到第三个元素  
4. for(vector <int>::interator it = vi.begin() ; 
5. it != vi.end() ; it++)  
6. \{  
7. cout << \*it <<" " ;   
8. \}

(10) 结构体类型

1. 1. struct temp  
 2. \{  
 3. public :  
 4. string str ;   
 5. public :  
 6. int id ;  
 7. \}tmp  
 8. int main()  
 9. \{  
 10. vector <temp> t ;   
 11. temp w1 ;   
 12. w1.str = "Hellowor" ;  
 13. w1.id = 1 ;   
 14. t.push\_back(t1);  
 15. cout << w1.str << "," <<w1.id <<endl ;   
 16. return 0 ;   
 17. \}

[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/datastructure
[0_13174454572eN4.gif]: /images/20220515/d853acfd644e48bb934aba4b9ff521d1.png
[C_ vector]: http://www.blue-dev.cn/?p=336