【C++第九课 - vector】vector介绍、vector使用，vector的底层实现、杨辉三角、全排列、只出现一次的数字

一、vector的介绍
二、vector的使用
- - 1、vector的构造函数
  - 2、vector的插入和三种遍历方式
  - 3、开空间
  - 4、insert
  - 5、find
  - 6、erase
  - 补充
三、vector的底层实现
- - 1、成员变量
  - 2、构造函数
  - 3、push_back
  - 4、访问方式
  - 5、pop_back
  - 6、insert - pos位置插入x
  - 7、resize
  - 8、拷贝构造
  - 9、赋值
  - 10、erase
四、迭代器失效
- - 1、insert在pos位置插入时，发生扩容，pos这个迭代器就失效了
  - 2、erase进行删除的时候会发生迭代器失效
五、vector和string的优势
四、算法题
- - 1、电话号码的字母组合 -- 全排列问题
  - 2、只出现一次的数字
  - 3、杨辉三角
  - 4、删除排序数组中的重复项
  - 5、数组中出现次数超过一半的数字

上次课回顾
windows和Linux下默认的string类型的大小
（1）windows
按理来说，大小应该是12，但是运行的结果却又28

多了个_Buf数组，这个数组大小是16，可以存15个字符
所以s1和s2的大小不是12，而是18

对于_Buf这个字符数组，如果string的_str的大小小于等于15就存在_Buf里面，如果大于15则_Buf这个字符数组就废弃重新开辟空间。目的：防止频繁开辟小空间

（2）Linux
Linux默认64位，默认release版本
上述代码放到Linux里面，大小就是八字节，也就是string里面就放了一个指针

浅拷贝问题
（1）析构两次 -> 引用计数
当最后一个对象删除时，才会释放这段空间

（2）一个修改会影响另一个 -> 写时拷贝(也有缺陷)

一、vector的介绍

就是顺序表

string类是一个保存字符的动态数组，由于其中有一个接口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.
string支持+=
string支持比较大小（通过ascii码）
vector是一个保存T类型的动态数组，vector也是保存字符的动态数组，但是，不会以\0结尾，不保存\0.
vector不支持+=
vector不支持比较大小（也可以通过ascii码比较，但意义不大）

在这里插入图片描述

二、vector的使用

1、vector的构造函数

在这里插入图片描述
（1）全缺省构造（无参的）

vector<int> v1;

（2）n个value的构造

vector<int> v2(5, 1);

在这里插入图片描述

（3）迭代区间的构造

	vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(5);vector<int> v3(v1.begin(), v1.end());

在这里插入图片描述

2、vector的插入和三种遍历方式

（1）、下标

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;int main()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);for (int i = 0; i < v1.size(); i++){cout << v1[i];}cout << endl;return 0;
}

（2）、迭代器

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;int main()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);vector<int>::iterator t = v1.begin();while (t != v1.end()){cout << *t;++t;}cout << endl;return 0;
}

（3）、范围for

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;int main()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);for (auto e : v1){cout << e;}cout << endl;return 0;
}

3、开空间

（1）、开空间reserve

void test2()
{vector<int> v1;int sz = v1.capacity();for (int i = 0; i < 100; i++){v1.push_back(i);if (sz != v1.capacity()){cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;sz = v1.capacity();}}
}int main()
{test2();return 0;
}

在这里插入图片描述
1.5倍扩容，Linux一般是二倍扩容
减少频繁扩容的方式，使用reserve，而不使用resize，因为resize不仅扩容还会初始化那么再插入的时候还需要扩容

（2）、开空间加初始化resize

vector的resize不缩容，缩容用Shrink_to_fit

在这里插入图片描述

void test2()
{vector<int> v1;v1.reserve(100);int sz = v1.capacity();for (int i = 0; i < 100; i++){v1.push_back(i);if (sz != v1.capacity()){cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;sz = v1.capacity();}}v1.resize(10);cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;cout << "size: " << v1.size() << endl;
}

在这里插入图片描述

4、insert

在这里插入图片描述
（1）在某一位置插入val

void test3()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(5);for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;v1.insert(v1.begin(), 10);for (auto e: v1){cout << e <<" ";}cout << endl;
}

在这里插入图片描述
2、在某一位置插入n个val

void test3()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(5);for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;v1.insert(v1.begin(), 2,10);for (auto e: v1){cout << e <<" ";}cout << endl;
}

在这里插入图片描述
（3）在某一位置插入一个迭代区间

	v1.insert(v1.begin(), v2.begin(), v2.end());cout << "v1:";for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;

在这里插入图片描述

5、find

vector没有find，用的是算法里面的find

string为何要自己写find
（1）string查找的更为复杂，不仅要查一个字符还有可能查一个字串
（2）string返回下标更合适

在这里插入图片描述

void test4()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;v1.insert(find(v1.begin(), v1.end(), 2), 20);for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;}

在这里插入图片描述

6、erase

补充

vector不支持流插入和流提取
因为vector打印时每个之间用什么隔开自己决定
string如果没有特殊需求一般打印的时候都是连着

三、vector的底层实现

相比于之前string的直接定义_a、_size、_capacity，这里的vector是间接定义的
在这里插入图片描述

1、成员变量

vector不使用下标，只使用迭代器进行访问、插入等

private:iterator start;iterator finish;iterator end_of_storage;

2、构造函数

3、push_back

namespace zyh
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;vector():start(nullptr),finish(nullptr),end_of_storage(nullptr){}size_t size(){return finish - start;}size_t capacity(){return end_of_storage - start;}void reverse(size_t n){if (n > capacity()){size_t oldsize = size();T* tmp = new T[n];if (start){memcpy(tmp, start, old * sizeof(T));}delete[] start;start = tmp;finish = start + oldsize;end_of_storage = start + n;}}void push_back(const T& x){if (finish == end_of_storage){size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;reverse(newcapacity);}*finish = x;finish++;}iterator begin(){return start;}iterator end(){return finish;}const_iterator begin() const{return start;}const_iterator end() const{return finish;}private:iterator start;iterator finish;iterator end_of_storage;

4、访问方式

迭代器

iterator begin(){return start;}iterator end(){return finish;}const_iterator begin() const{return start;}const_iterator end() const{return finish;}

		vector<int>::iterator it1 = v1.begin();while (it1 != v1.end()){std::cout << *it1 << " ";it1++;}std::cout << std::endl;

范围for

		v1.push_back(5);for (auto v : v1){std::cout << v << " ";}std::cout << std::endl;

[]

		T& operator[](size_t pos){assert(pos < size());return start[pos];//return *(start + pos);}

		v1.push_back(6);for (int i = 0; i < v1.size(); i++){std::cout << v1[i] << " ";}std::cout << std::endl;

5、pop_back

		void pop_back(){assert(size() > 0);--finish;}

6、insert - pos位置插入x

		void insert(iterator pos,const T& x){assert(pos >= start && pos <= finish);if (finish == end_of_storage){reverse(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);}memmove(pos + 1, pos, sizeof(T) * (finish - pos));++finish;*pos = x;}

问题：扩容时，pos迭代器失效

		void insert(iterator pos,const T& x){assert(pos >= start && pos <= finish);int len = pos - start;if (finish == end_of_storage){reverse(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);pos = start + len;}memmove(pos + 1, pos, sizeof(T) * (finish - pos));++finish;*pos = x;}

7、resize

capacity和size都要变
在这里插入图片描述

T()是个匿名对象，因为要给一个缺省值，又因为T是不确定的，因此使用匿名对象
在模板里面无论是内置类型还是自定义类型都是可以初始化的

		void resize(size_t n, T val = T()){if (n <= size())finish = start + n;else if (n > size() && n <= capacity()){while (finish != start + n){*finish = val;++finish;}}else{reverse(n);while (finish != start + n){*finish = val;++finish;}}}

8、拷贝构造

		//拷贝构造vector(const vector<T>& v){reverse(v.capacity());for (const auto& i : v){push_back(i);}}

1、因为v是const的，所以在使用范围for进行遍历的时候注意也要是const auto

9、赋值

下面这样写是不对的，全局的swap两个变量都不能有const的
在这里插入图片描述

		vector<T>& operator=(vector<T> v){//swap(v);std::swap(start, v.start);std::swap(finish, v.finish);std::swap(end_of_storage, v.end_of_storage);return *this;}

10、erase

		void erase(iterator pos){assert(pos < finish);assert(pos >= start);iterator it = pos + 1;while (it < finish){*(it - 1) = *it;++it;}finish--;}

四、迭代器失效

insert和erase形参pos都可能会失效
原则是insert和erase过的迭代器不要使用

1、insert在pos位置插入时，发生扩容，pos这个迭代器就失效了

2、erase进行删除的时候会发生迭代器失效

erase有一个返回值，返回的是刚刚删除元素的下一个位置

删除所以元素中的偶数

五、vector和string的优势

1、尾插和尾删
2、随机访问

四、算法题

1、电话号码的字母组合 – 全排列问题

class Solution {
public:string num2str[10] = {"","","abc","def","ghi","jkl","mno","pqrs","tuv", "wxyz"};void combinstr(string& digits, int dinum, string str, vector<string>& v){if(dinum == digits.size()){v.push_back(str);return;}int num = digits[dinum] - '0';string numstr = num2str[num];for(int i = 0; i < numstr.size(); i++){combinstr(digits, dinum + 1, str + numstr[i], v);}}vector<string> letterCombinations(string digits) {vector<string> v;if(digits.size() == 0)return v;combinstr(digits, 0, "", v);return v;}
};

在这里插入图片描述

2、只出现一次的数字

对于此题的解法：就是异或^
0和任意数a异或还是a：0^a = a
任意数a和其自身异或为0：a^a = 0;

class Solution {
public:int singleNumber(vector<int>& nums) {int res = 0;for(int i = 0; i < nums.size(); i++){res = res ^ nums[i];}return res;}
};

3、杨辉三角

&& ：逻辑与，两个结果都为真时才为真
|| ：逻辑或，两个结果有一个为真则为真

class Solution {
public:vector<vector<int>> generate(int numRows) {vector<vector<int>> vv;vv.resize(numRows);for(int i = 0; i < numRows; i++){vv[i].resize(i+1);for(int j = 0; j < i+1; j++){if(j == 0 || j == i || i == 0){vv[i][j] = 1;}else{vv[i][j] = vv[i-1][j-1] + vv[i-1][j];}}}return vv;}
};

改进：
if(j == 0 || j == i || i == 0) { vv[i][j] = 1; }
对于这行代码可以使用vector里面的front和back

class Solution {
public:vector<vector<int>> generate(int numRows) {vector<vector<int>> vv;vv.resize(numRows);for(int i = 0; i < numRows; i++){vv[i].resize(i+1);vv[i].front() = vv[i].back() = 1;for(int j = 1; j < i; j++){vv[i][j] = vv[i-1][j-1] + vv[i-1][j];}}return vv;}
};

也可以把所有的位置都初始化为0vv[i].resize(i+1, 0);
在对v[i][j]进行赋值的时候可以直接判断只给0的位置，因为1的位置已经赋值了

4、删除排序数组中的重复项

在这里插入图片描述

class Solution {
public:int removeDuplicates(vector<int>& nums) {if(nums.size() == 0)return 0;if(nums.size() == 1)return 1;size_t i = 1;size_t j = 0;int len = 1;while(i < nums.size()){if(nums[i] == nums[j]){i++;}else{nums[len] = nums[i];len++;j = i;i++;}}return len;}
};

对于排序的序列去重使用双指针

5、数组中出现次数超过一半的数字

在这里插入图片描述

使用两个指针遍历数组，当两个指针指向的内容不同时就删除，最后留下的就是多个一样的数或一个数

#include <cstddef>
class Solution {
public:/*** 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可** * @param numbers int整型vector * @return int整型*/int MoreThanHalfNum_Solution(vector<int>& numbers) {// write code heresize_t len = numbers.size();if(len == 1)return numbers[0];auto i = numbers.begin();auto j = numbers.end()-1;while(i != j){if(*i != *j){numbers.erase(j);numbers.erase(i);j = numbers.end() - 1;i = numbers.begin();}else{i++;}}return numbers[0];}
};