【C++初阶】vector的使用

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一.vector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。

二、构造函数

(constructor)构造函数声明 接口说明
vector()(重点) 无参构造
vector(size_type n, const value_type& val = value_type()) 构造并初始化n个val
vector (const vector& x); (重点) 拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last); 使用迭代器进行初始化构造

在这里插入图片描述
已经有了使用和模拟实现string的经验,直接上代码。

线性布局

void test_vector1()
{
	vector<int> v1;  //无参构造
	vector<int> v2(5, 1);  //构造并初始化5个1
	vector<int> v3(v2);  //拷贝构造
	vector<int> v4(v3.begin(), v3.end());  //使用迭代器进行初始化构造
}

在这里插入图片描述
此外,对于vector和string的关系是无法替代的,string类中有一个接口c_str(),转化成C语言的字符串要以\0结尾,所以string类最后会有一个\0,在操作上+=,<<,>>等。而vector是保存字符的动态数组,不会以\0结尾,不保存\0,且vector是T泛型,所以并不存在谁替代谁。

哈希函数

三、遍历

1.[]

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JavaSE

void test(const vector<int>& v)
{
	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
	{
		//只读
		cout << v[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
void test_vector2()
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i)
	{
		//可读可写
		++v1[i];
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	test(v1);
}

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数据湖项目

2.迭代器

正向迭代器和反向迭代器

数据集

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 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

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横幅通知

void PrintVector(const vector<int>& v)
{
	// const对象使用const迭代器进行遍历打印
	vector<int>::const_iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}

void test_vector3()
{
	// 使用push_back插入4个数据
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

	// 使用迭代器进行遍历打印
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	// 使用迭代器进行修改
	it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		*it *= 2;
		++it;
	}

	// 使用反向迭代器进行遍历再打印
	// vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
	auto rit = v.rbegin();
	while (rit != v.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;

	PrintVector(v);
}

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awk 命令使用

3.范围for

void test1(const vector<int>& v)
{
	for (auto e : v)
	{
		//只读
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
void test_vector4()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	for (auto e : v)
	{
		//可读可写
		++e;
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	test1(v);
}

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经验分享

四、容量操作

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

在这里插入图片描述
其中,最重要的两个函数是 reserve 和 resize,reserve 只用于扩容,它不改变 size 的大小;而 resize 是扩容加初始化,既会改变 capacity,也会改变 size;
注意:reserve 和 resize,包括后面的 clear 函数都不会缩容,因为缩容需要开辟新空间、拷贝数据、释放旧空间,而对于自定义类型又有可能存在深拷贝问题,时间开销极大;vector 中唯一可能缩容的函数就只有 shrink_to_fit,对于它来说,如果 capacity 大于 size,它会进行缩容,让二者相等。

gson

void test_vector5()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	v.resize(10, 1);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	v.resize(3, 1);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	v.reserve(10);
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	v.reserve(3);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
}

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网络图片图像识别

1.扩容机制

capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现,vs下capacity是按1.5倍增长的,g++是按2倍增长的。具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL,g++是SGI版本STL。

工作流调度

void test_vector6()
{
	size_t sz;
	vector<int> v;
	sz = v.capacity();
	cout << "making v grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

vs下:
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Linux的g++下:
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Swift开发

五、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
find 查找。(注意这个是算法模块实现,不是vector的成员接口)
insert 在position之前插入val
erase 删除position位置的数据
swap 交换两个vector的数据空间
  • push_back和pop_back使用
void test_vector7()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	v.pop_back();
	v.pop_back();
	it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}

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大前端

  • find
    find查找函数由算法库函数提供的一个函数模板,使用时需要包含algorithm头文件。
    在这里插入图片描述
void test2()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);
	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 30);
	//auto pos = find(v.begin(), v.end(), 30);
	if (pos != v.end())
	{
		cout << "找到了" << endl;
		cout << pos - v.begin() << endl;
	}
	else
	{
		cout << "没找到" << endl;
	}

}

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AS 打release包

  • insert和erase
void test_vector8()
{
	// 使用列表方式初始化,C++11新语法
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
	// 在指定位置前插入值为val的元素,比如:3之前插入30,如果没有则不插入
	// 1. 先使用find查找3所在位置
	// 注意:vector没有提供find方法,如果要查找只能使用STL提供的全局find
	auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	if (pos != v.end())
	{
		// 2. 在pos位置之前插入30
		v.insert(pos, 30);
	}
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	// 删除pos位置的数据
	v.erase(pos);
	it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}

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AHB_Lite

  • swap
    交换两个vector类对象的值。
void test_vector9()
{
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		cout << v[i] << " ";
	cout << endl;
	vector<int> swapv;
	swapv.swap(v);
	cout << "v data:";
	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		cout << v[i] << " ";
	cout << endl;
	cout << "swapv data:";
	for (auto e : swapv)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

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开源SPL

六、迭代器失效问题

迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构,其底层实际就是一个指针,或者是对指针进行了封装,比如:vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效,实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了,而使用一块已经被释放的空间,造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器,程序可能会崩溃)。

uniapp打包Android

vector可能引起迭代器失效操作:

ESP32-IDF

  • 1.会引起其底层空间改变的操作,都有可能是迭代器失效,比如:resize、reserve、insert、assign、push_back等。
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
{
	vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };
	auto it = v.begin();
	// 将有效元素个数增加到100个,多出的位置使用8填充,操作期间底层会扩容
	//v.resize(100, 8);
	// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数,操作期间可能会引起底层容量改变
	//v.reserve(100);
	// 插入元素期间,可能会引起扩容,而导致原空间被释放
	//v.insert(v.begin(), 0);
	//v.push_back(8);
	// 给vector重新赋值,可能会引起底层容量改变
	v.assign(100, 8);
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

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相册权限

出错原因:以上操作,都有可能会导致vector扩容,也就是说vector底层原理旧空间被释放掉,而在打印时,it还使用的是释放之间的旧空间,在对it迭代器操作时,实际操作的是一块已经被释放的空间,而引起代码运行时崩溃。
在这里插入图片描述
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springcloud

解决方式:在以上操作完成之后,如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素,只需给it重新赋值即可。

Iceberg

it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

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mysql 触发器

  • 2.指定位置元素的删除操作–erase
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
	vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
	// 使用find查找3所在位置的iterator
	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	// 删除pos位置的数据,导致pos迭代器失效。
	v.erase(pos);
	cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
	return 0;
}

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erase删除pos位置元素后,pos位置之后的元素会往前搬移,没有导致底层空间的改变,理论上讲迭代器不应该会失效,但是:如果pos刚好是最后一个元素,删完之后pos刚好是end的位置,而end位置是没有元素的,那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时,vs就认为该位置迭代器失效了。
在这里插入图片描述

  • 3.Linux下,g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格,处理也没有vs下极端
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
// 1. 扩容之后,迭代器已经失效了,程序虽然可以运行,但是运行结果已经不对了
int main()
{
	vector<int> v{1,2,3,4,5};
	for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		cout << v[i] << " ";
	cout << endl;
	auto it = v.begin();
	cout << "扩容之前,vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
	// 通过reserve将底层空间设置为100,目的是为了让vector的迭代器失效
	v.reserve(100);
	cout << "扩容之后,vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
	// 经过上述reserve之后,it迭代器肯定会失效,在vs下程序就直接崩溃了,但是linux下不会
	// 虽然可能运行,但是输出的结果是不对的
	while(it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

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// 2. erase删除任意位置代码后,linux下迭代器并没有失效
// 因为空间还是原来的空间,后序元素往前搬移了,it的位置还是有效的
#include<iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{
	vector<int> v{1,2,3,4,5};
	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
	v.erase(it);
	return 0;
}

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// 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素,删除之后it已经超过end
// 此时迭代器是无效的,++it导致程序崩溃
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
{
	vector<int> v{1,2,3,4,5};
	// vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
	auto it = v.begin();
	while(it != v.end())
	{
		if(*it % 2 == 0)
		v.erase(it);
		++it;
	}
	for(auto e : v)
	cout << e << " ";
	cout << endl;
	return 0;
}

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从上述三个例子中可以看到:SGI STL中,迭代器失效后,代码并不一定会崩溃,但是运行结果肯定不对,如果it不在begin和end范围内,肯定会崩溃的。

  • 4.与vector类似,string在插入+扩容操作+erase之后,迭代器也会失效
#include<iostream>
#include <string>
using namespace std;
void TestString()
{
	string s("hello");
	auto it = s.begin();
	// 放开之后代码会崩溃,因为resize到20会string会进行扩容
	// 扩容之后,it指向之前旧空间已经被释放了,该迭代器就失效了
	// 后序打印时,再访问it指向的空间程序就会崩溃
	//s.resize(20, '!');
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it;
		++it;
	}
	cout << endl;
	it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		it = s.erase(it);
		// 按照下面方式写,运行时程序会崩溃,因为erase(it)之后
		// it位置的迭代器就失效了
		// s.erase(it);
		++it;
	}
}
int main()
{
	TestString();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
迭代器失效解决办法:在使用前,对迭代器重新赋值即可,或者尽量避免使用传参给resize、reserve、insert、assign、push_back等迭代器。

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