c++:vector

一、vector是什么?

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。

1.2 vector的使用

1.2.1 vector的定义

(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

1.2.2 vector iterator 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 

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

 

1.2.3 vector 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

  • 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。
  • vs是PJ版本STL,g++是SGI版本STL。
  • reserve只负责开辟空间,如果确定知道需要用多少空间,reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
  • resize在开空间的同时还会进行初始化,影响size。

1.2.4 vector 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

operator[] (重点)

像数组一样访问

 1.2.5 vector 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)。

 对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有:
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。

2. 指定位置元素的删除操作--erase

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。

3. 注意: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。

4. 与vector类似,string在插入+扩容操作+erase之后,迭代器也会失效

迭代器失效解决办法:在使用前,对迭代器重新赋值即可。


总结

vector就像是数组的进阶版,想要学会vector最好模拟实现一下vector.

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