C++ STL _ Vector使用
小白又菜 人气:01.Vector的介绍
1.1 Vector的介绍
- 1.vector是表示可变大小数组的序列容器。
- 2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。
- 3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小 为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。
- 4. vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。
- 5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。
- 6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list统一的迭代器和引用更好
2.Vector的使用
vector在实际中非常重要且使用，因此我们需要熟悉使用常用的接口，以下将从常用的接口入手并进行模拟实现
vector模拟实现的基本结构：
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
//无参构造
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{}
//资源管理
~vector()
{
if (_start)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstoage = nullptr;
}
}
size_t size() const{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const{
return _endofstoage - _start;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _endofstoage;
};2.1 vector的定义
构造函数声明 constructor | 接口说明 |
vector()（重点） | 无参构造 |
vector (const vector& x); （重点） | 拷贝构造 |
vector（size_type n, const value_type& val = value_type()） | 构造并初始化n个val |
vector (InputIterator first, InputIterator last); | 使用迭代器进行初始化构造 |
//无参构造
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{}
//拷贝构造
void swap(vector<T>& v){
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstoage, v._endofstoage);
}
//vector(const vector& v)
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{
vector tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
//初始化n个val
vector(size_t n, const T& val = T())
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
//使用迭代化区间初始化
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}2.2 vector 迭代器的使用
iterator的使用 | 接口说明 |
begin+end （重点） | 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下一个位置
的iterator/const_iterator |
rbegin+rend（反向迭代器） | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的
reverse_iterator |
iterator begin(){
return _start;
}
iterator end(){
return _finish;
}
const iterator begin() const{
return _start;
}
const iterator end() const{
return2.3 vector的空间增长问题
容量空间 | 接口说明 |
size | 获取数据个数 |
capacity | 获取容量大小 |
empty | 判断是否为空 |
resize（重点） | 改变vector的size |
reserve（重点） | 改变vector的capacity |
void resize(size_t{
if (n > capacity())
{
reserve(n);
}
if (n > size())
{
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
elsevoid reserve(size_t{
size_t sz = size();
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
//这里会造成浅拷贝问题
//memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));
for (size_t i = 0; i < size(); ++i)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
}
_finish = _start + sz;
_endofstoage = _start + n;
}注意：
1、我们在扩容的时候有一个小细节，capacity的容量扩容在vs和g++下分别运行是有区别的，在Vs下caoacity的扩容是按1.5倍增长的；在g++下是按2倍增长的。不能固化的认为，vector的增长都是2倍，具体增长的多少要根据需求定义。Vs是PJ盘本的STL，g++是SGI版本的STL。
//vs下
int main(){
vector<int> v;
size_t sz = v.capacity();
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
v.push_back(i);
if (sz != v.capacity())
{
sz = v.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}
return 0;
}
3. vector的增删查改
vector增删查改 | 接口说明 |
push_back（重点） | 尾插 |
pop_back （重点） | 尾删 |
查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口） | |
在pos之前插入val | |
删除pos位置的数据 | |
交换两个vector的数据空间 | |
operator[] （重点） | 像数组一样访问 |
3.1 push_back （重点）
void push_back(const{
if (_finish == _endofstoage)
{
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newCapacity);
}
*_finish = x;
++_finish;
//insert(end(), x);方法：
- 1、实现要考虑是否需要扩容，如果 _finish == _endofstoage 则需要扩容
- 2、尾插元素， ++_finish
3.2 pop_back (重点)
pop_back比较简单，尾删的逻辑不是删除而是覆盖，因此只需要--_finish即可
void pop_back(){
if (_finish > _start)
{
--_finish;
}
//erase(end() - 1);3.3 insert
insert插入是在pos位置之前插入x
方法：
- 1、判断pos位置的合法性。
- 2、判断是否需要扩容，如果需要扩容则注意，这里会引发迭代器失效问题。
由于迭代器失效问题比较复杂，情况多样，我总结了一篇单独的博客供大家参考：
- 3、 挪动数据，由后往前走，让前一个覆盖后一个。
- 4、插入数据，++_finish， 返回pos位置
iterator insert(iterator pos, const{
//检查
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
//空间不够 扩容
//扩容以后 pos就失效了
if (_finish == _endofstoage)
{
//使用相对距离来计算确定pos位置
size_t n = pos - _start;
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newCapacity);
pos = _start + n;
}
//挪动数据
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
++_finish;
return3.4 erase
erase是删除pos位置的数据
方法：
- 1、判断pos位置的合法性。
- 2.、拿到pos位置下一个位置的迭代器，从前往后，后一个覆盖前一个。
- 3、最后--_finish，返回pos位置
iterator erase(iterator pos){
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != _finish)
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
return3.5 operator [ ]
重载的operator [ ] 就是取到pos位置对应的数据即可，比较简单
operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
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