C++ Vector 容器常见用法详解：从基础到高级

C++ Vector 容器常见用法详解：从基础到高级

C++中的Vector容器作为标准模板库（STL）的一部分，因其动态数组的特性而广受欢迎。本文将深入探讨C++Vector容器的常见用法，从基础操作到高级技巧，帮助读者全面掌握这一强大工具。

一、vector对象的定义和初始化方式

常用的初始化方式及作用如下：

• vector<T> v1：v1 是一个元素类型为 T 的空 vector
• vector<T> v2(v1)：使用 v1 中所有元素初始化 v2
• vector<T> v2 = v1：同上
• vector<T> v3(n, val)：v3 中包含了 n 个值为 val 的元素
• vector<T> v4(n)：v3 中包含了 n 个默认值初始化的元素
• vector<T> v5{a, b, c...}：使用a, b, c... 初始化 v5
• vector<vector<T>> matrix(M,vector(N))：二维数组初始化

字符串类型 string 也是一种容器，c++ 中的不同种类的容器拥有很多相同的操作，因此 string 的很多操作方法可以直接用在 vector 中。

二、vector 常用基础操作

下表列出了 添加元素、查询、索引、赋值、比较 等常用操作方法。

• v.empty()：如果 v 为空则返回 true，否则返回 false
• v.size()：返回 v 中元素的个数
• v.push_back(val)：向 vector 的尾端添加值为 val 的元素。注意：vector 不支持push_front操作。
• v.pop_back(val)：删除尾元素，返回void。vector同样不支持pop_front操作。若想在同时弹出元素的值，就必须在执行弹出之前保存它（可以使用 v.back()）。
• v[n]：返回 v 中第 n 个位置上元素的引用，不能用下标操作添加元素
• v.back()：返回 v 中最后一个元素的引用
• v.front()：返回 v 中第一个元素的引用
• v1 = v2：用 v2 中的元素替换 v1 中的元素
• v1 ={a, b, c...}：用元素 {a, b, c...}替换 v1 中的元素
• v1 == v2：当且仅当拥有相同数量且相同位置上值相同的元素时，v1 与 v2 相等
• <, , >=：以字典序进行比较

三、使用迭代器的遍历、插入、删除操作

迭代器类似于指针，提供了对象的间接访问，但获取迭代器并不是使用取地址符。如果将指针理解为元素的“地址”，那么迭代器可以理解为元素的“位置”。可以使用迭代器访问某个元素，迭代器也能从一个元素移动到另一个元素。

一个迭代器的范围由一对迭代器表示，分别为begin和end。其中begin成员返回指向第一个元素的迭代器；end成员返回容器最后一个元素的下一个位置（one past the end），也就是指向一个根本不存在的尾后位置，这样的迭代器没什么实际含义，仅是个标记而已，表示已经处理完了容器中的所有元素。所以begin和end表示的是一个左闭右开的区间 [begin,end)

迭代器可以用来实现容器的遍历、插入等操作，可以细品下面的例子：

3.1、遍历

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

int main(void) {
    vector<string> a{"0","1","2","3","4","5","6","7","8"};
    auto it = a.begin(); //返回一个迭代器类型，一般来说我们并不关心迭代器具体的数据类型
    while (it != a.end()) {
        cout << *it << "";
        it++;
    }
    return 0;
}
//运行结果
//012345678

3.2、插入

插入操作的函数：

• v.insert(p, n, val)：在迭代器 p 之前插入 n 个值为 val 的元素，返回新添加的第一个元素的迭代器。

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

int main(void) {
    vector<int> a{1,2,3,};
    auto it1 = a.begin(); //返回一个迭代器类型，一般来说我们并不关心迭代器具体的数据类型
    auto it2 = a.insert((it1+1),{6,7,8}); //利用迭代器在第二个元素之前插入数据
    cout << *it2 << endl; //返回的是新插入元素第一个元素的迭代器
    auto it = a.begin();
    //while(it!=a.end()){
    cout << *it << "";
    it++;
    //}
    return 0;
}
//输出结果
//6167823

3.3、删除

删除操作的函数：

• v.erase(p)：删除迭代器 p 所指的元素，返回指向被删除元素之后元素的迭代器。
• v.erase(b, e)：删除迭代器 b, e 之间的元素，返回指向最后一个被删除元素之后元素的迭代器。

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

int main(void) {
    vector<int> a{1,2,3,};
    auto it1 = a.begin(); //返回一个迭代器类型，一般来说我们并不关心迭代器具体的数据类型
    auto it2 = a.erase(it1+1); //删除元素2
    cout << *it2 << endl; //返回的是新插入元素第一个元素的迭代器
    auto it = a.begin();
    //while(it!=a.end()){
    cout << *it << "";
    it++;
    //}
    return 0;
}
//运行结果
//313

四、vector 元素的重排操作（排序、逆序等）

容器的重排需要用到头文件 中的算法

1、排序 sort()

使用到的函数为sort()：按输入序列的字典序升序排序，原位操作，无返回值函数原型：

void std::sort<std::vector<int>::iterator>(std::vector<int>::iterator,std::vector<int>::iterator)

举例：

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

int main(void) {
    vector<int> a{2,0,2,2,0,3,0,9};
    sort(a.begin(),a.end()); //原位操作
    for(int i:a) cout << i << "";
    return 0;
}
//输出结果
//00022239

2、消除相邻的重复元素 unique()

使用到的函数为unique()：将输入序列相邻的重复项“消除”，返回一个指向不重复值范围末尾的迭代器，一般配合 sort() 使用，函数原型：

std::vector<int>::iterator std::unique<std::vector<int>::iterator>(std::vector<int>::iterator,std::vector<int>::iterator)

举例：

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

int main(void) {
    vector<int> a{2,0,2,2,0,3,0,9};
    sort(a.begin(),a.end()); //先排序
    for(int i:a) cout << i << ""; //输出
    cout << endl;
    auto end_unique = unique(a.begin(),a.end()); //将输入序列相邻的重复项“消除”，返回一个指向不重复值范围末尾的迭代器
    a.erase(end_unique,a.end()); //删除末尾元素
    for(int i:a) cout << i << ""; //输出
    return 0;
}
//运行结果
//00022239
//0239

3、逆序 reverse()

方法1：使用到的函数为reverse()：将输入序列按照下标逆序排列，原位操作，无返回值函数原型：

void std::reverse<std::vector<int>::iterator>(std::vector<int>::iterator,std::vector<int>::iterator)

方法2：使用greater() 作为参数（内置函数）

sort(nums.begin(),nums.end(),greater<int>());

举例：

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

int main(void) {
    vector<int> a{2,0,2,2,0,3,0,9};
    reverse(a.begin(),a.end()); //原位逆序排列
    for(int i:a) cout << i << ""; //输出
    return 0;
}
//运行结果
//90302202

五、vector 中找最值

容器的重排同样需要用到头文件 中的算法。

1、最大值

auto it = max_element(v.begin, v,end())，返回最大值的迭代器，函数原型如下：

constexpr std::vector<int>::iterator std::max_element<std::vector<int>::iterator>(std::vector<int>::iterator,std::vector<int>::iterator)

2、最小值

auto it = min_element(v.begin, v,end())，返回最小值的迭代器，函数原型如下：

constexpr std::vector<int>::iterator std::min_element<std::vector<int>::iterator>(std::vector<int>::iterator,std::vector<int>::iterator)

3、相对位置大小

auto b = distance(x, y)，x、y 是迭代器类型，返回x、y 之间的距离，可以用来获取最大/小值的索引，函数原型如下：

std::ptrdiff_t std::distance<std::vector<int>::iterator>(std::vector<int>::iterator__first,std::vector<int>::iterator__last)

举例：

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

int main(void) {
    vector<int> a({0,1,-2,3});
    auto b = distance(a.begin(),min_element(a.begin(),a.end()));
    cout << a[b] << endl;
    return 0;
}
//输出
//-2

六、改变vector大小 及其 内存分配机制

与内置数组一样，vector 的所有元素必须存放在一片连续的内存中，但 vector 的大小可变性使得其所占用的内存大小也是可变的。

为了避免每次改变 vector 时重新分配内存空间再将原来的数据从新拷贝到新空间的操作，标准库实现者采用了减少容器空间重新分配次数的策略：当不得不获取新空间时，vector（string 也是如此）通常会分配比需求更大的空间作为预留的备用空间，这样就减少了重新分配空间的次数。

• 改变 vector 的大小可以使用v.resize(n, t)函数，调整v的大小为n个元素，任何新添加的元素都初始化为值t。

举例：

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

int main(void) {
    vector<vector<int>> a;
    a.resize(3,vector<int>(3));
    cout << "row:" << a.size() << endl;
    cout << "col:" << a[0].size() << endl;
    return 0;
}
//输出
//row:3
//col:3

• 函数v.resize(n)可以用来告知容器分配至少能分配 n 个元素的内存空间。并不改变容器中元素的数量，仅影响 vector 预先分配多大的内存空间

七、vector数组 与 内置数组 的选择问题

一般来说，我们在使用 C++ 编程时会将vector类型的数据与类似于使用a[N]定义的内置数组统称为数组，两者是很类似的数据结构，在一般的任务中使用 vector数组 与使用内置数组通常没有什么区别。两者的区别主要如下：

• vector数组 是 C++ 的标准库类型，即使用 vector 定义的变量本质上是定义了一个 vector 类的对象。而类似于使用a[N]定义的数组是内置数组，类似于 int、float 等内置类型的变量。
• vector数组 的大小可变，而内置数组类型在定义时必须明确定义大小，之后大小不能变化。因为内置数组的大小固定，因此对某些特殊的应用来说程序运行时的性能较好，但是也失去了一定的灵活性。

如果不确定元素的确定个数，那么 vector 就是最好的选择。

总结

通过本文的详细讲解，我们了解了C++Vector容器的基础操作，包括定义、初始化、遍历、插入和删除等。同时，我们也深入探讨了Vector容器的高级用法，如元素重排、查找最值、内存分配机制等。掌握这些知识，不仅能提高编程效率，还能在实际项目中灵活运用，解决复杂的问题。希望本文能为读者提供有价值的参考，助力大家在C++编程的道路上更进一步。

本文原文来自：qiaqa.com