C++ STL之vector詳解
Vectors
vector是C++標準模板庫中的部分內容，它是一個多功能的，能夠操作多種數據結構和算法的模板類和函數庫。vector之所以被認爲是一個容器，是因爲它能夠像容器一樣存放各種類型的對象，簡單地說，vector是一個能夠存放任意類型的動態數組，能夠增加和壓縮數據。爲了可以使用vector，必須在你的頭文件中包含下面的代碼：#include <vector>
構造函數。
Vectors 包含着一系列連續存儲的元素,其行爲和數組類似。訪問Vector中的任意元素或從末尾添加元素都可以在常量級時間複雜度內完成，而查找特定值的元素所處的位置或是在Vector中插入元素則是線性時間複雜度。
函數列表如下:
Constructors 構造函數
Operators 對vector進行賦值或比較
assign() 對Vector中的元素賦值
at() 返回指定位置的元素
back() 返回最末一個元素
begin() 返回第一個元素的迭代器
capacity() 返回vector所能容納的元素數量(在不重新分配內存的情況下）
clear() 清空所有元素
empty() 判斷Vector是否爲空（返回true時爲空）
end() 返回最末元素的迭代器(譯註:實指向最末元素的下一個位置)
erase() 刪除指定元素
front() 返回第一個元素
get_allocator() 返回vector的內存分配器
insert() 插入元素到Vector中
max_size() 返回Vector所能容納元素的最大數量（上限）
pop_back() 移除最後一個元素
push_back() 在Vector最後添加一個元素
rbegin() 返回Vector尾部的逆迭代器
rend() 返回Vector起始的逆迭代器
reserve() 設置Vector最小的元素容納數量
resize() 改變Vector元素數量的大小
size() 返回Vector元素數量的大小
swap() 交換兩個Vector
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函數詳細說明
構造函數
語法:
vector();
vector( size_type num, const TYPE &val );
vector( const vector &from );
vector( input_iterator start, input_iterator end );
C++ Vectors可以使用以下任意一種參數方式構造:
無參數 - 構造一個空的vector,
數量(num)和值(val) - 構造一個初始放入num個值爲val的元素的Vector
vector(from) - 構造一個與vector from 相同的vector
迭代器(start)和迭代器(end) - 構造一個初始值爲[start,end)區間元素的Vector(注:半開區間).
舉例,下面這個實例構造了一個包含5個值爲42的元素的Vector
vector<int> v1( 5, 42 );
運算符
語法:
v1 == v2
v1 != v2
v1 <= v2
v1 >= v2
v1 < v2
v1 > v2
v[]
C++ Vectors能夠使用標準運算符: ==, !=, <=, >=, <, 和 >. 要訪問vector中的某特定位置的元素可以使用 [] 操作符.
兩個vectors被認爲是相等的,如果:
它們具有相同的容量
所有相同位置的元素相等.
vectors之間大小的比較是按照詞典規則.
assign函數
語法:
void assign( input_iterator start, input_iterator end );
void assign( size_type num, const TYPE &val );
assign() 函數要麼將區間[start, end)的元素賦到當前vector,或者賦num個值爲val的元素到vector中.這個函數將會清除掉爲vector賦值以前的內容.
at函數
語法:
TYPE at( size_type loc );
at() 函數 返回當前Vector指定位置loc的元素的引用. at() 函數 比 [] 運算符更加安全, 因爲它不會讓你去訪問到Vector內越界的元素. 例如, 考慮下面的代碼:
vector<int> v( 5, 1 );
for( int i = 0; i < 10; i++ ) {
cout << "Element " << i << " is " << v[i] << endl;
}
這段代碼訪問了vector末尾以後的元素,這將可能導致很危險的結果.以下的代碼將更加安全:
vector<int> v( 5, 1 );
for( int i = 0; i < 10; i++ ) {
cout << "Element " << i << " is " << v.at(i) << endl;
}
取代試圖訪問內存裏非法值的作法,at() 函數能夠辨別出訪問是否越界並在越界的時候拋出一個異常out_of_range.
back 函數
語法:
TYPE back();
back() 函數返回當前vector最末一個元素的引用.例如:
vector<int> v;
for( int i = 0; i < 5; i++ ) {
v.push_back(i);
}
cout << "The first element is " << v.front()
<< " and the last element is " << v.back() << endl;
這段代碼產生如下結果:
The first element is 0 and the last element is 4
begin 函數
語法:
iterator begin();
begin()函數返回一個指向當前vector起始元素的迭代器.例如,下面這段使用了一個迭代器來顯示出vector中的所有元素:
vector<int> v1( 5, 789 );
vector<int>::iterator it;
for( it = v1.begin(); it != v1.end(); it++ )
cout << *it << endl;
capacity 函數
語法:
size_type capacity();
capacity() 函數 返回當前vector在重新進行內存分配以前所能容納的元素數量.
clear 函數
語法:
void clear();
clear()函數刪除當前vector中的所有元素.
empty 函數
語法:
bool empty();
如果當前vector沒有容納任何元素,則empty()函數返回true,否則返回false.例如,以下代碼清空一個vector,並按照逆序顯示所有的元素:
vector<int> v;
for( int i = 0; i < 5; i++ ) {
v.push_back(i);
}
while( !v.empty() ) {
cout << v.back() << endl;
v.pop_back();
}
end 函數
語法:
iterator end();
end() 函數返回一個指向當前vector末尾元素的下一位置的迭代器.注意,如果你要訪問末尾元素,需要先將此迭代器自減1.
erase 函數
語法:
iterator erase( iterator loc );
iterator erase( iterator start, iterator end );
erase函數要麼刪作指定位置loc的元素,要麼刪除區間[start, end)的所有元素.返回值是指向刪除的最後一個元素的下一位置的迭代器.例如:
// 創建一個vector,置入字母表的前十個字符
vector<char> alphaVector;
for( int i=0; i < 10; i++ )
alphaVector.push_back( i + 65 );
int size = alphaVector.size();
vector<char>::iterator startIterator;
vector<char>::iterator tempIterator;
for( int i=0; i < size; i++ )
{
tartIterator = alphaVector.begin();
alphaVector.erase( startIterator );
// Display the vector
for( tempIterator = alphaVector.begin(); tempIterator != alphaVector.end(); tempIterator++ )
cout << *tempIterator;
cout << endl;
}
這段代碼將會顯示如下輸出:
BCDEFGHIJ
CDEFGHIJ
DEFGHIJ
EFGHIJ
FGHIJ
GHIJ
HIJ
IJ
J
front 函數
語法:
TYPE front();
front()函數返回當前vector起始元素的引用
get_allocator 函數
語法:
allocator_type get_allocator();
get_allocator() 函數返回當前vector的內存分配器.在STL裏面一般不會調用new或者alloc來分配內存,而且通過一個allocator對象的相關方法來分配.
示例:vector<int>v3( 3, 1, v2.get_allocator( ));//把V2的內存分配器作爲一個參數參與構造V3。這樣，它們兩個用一個內存分配器了。
insert 函數
語法:
iterator insert( iterator loc, const TYPE &val );
void insert( iterator loc, size_type num, const TYPE &val );
void insert( iterator loc, input_iterator start, input_iterator end );
insert() 函數有以下三種用法:
在指定位置loc前插入值爲val的元素,返回指向這個元素的迭代器,
在指定位置loc前插入num個值爲val的元素
在指定位置loc前插入區間[start, end)的所有元素 .
舉例:
//創建一個vector,置入字母表的前十個字符
vector<char> alphaVector;
for( int i=0; i < 10; i++ )
alphaVector.push_back( i + 65 );
//插入四個C到vector中
vector<char>::iterator theIterator = alphaVector.begin();
alphaVector.insert( theIterator, 4, 'C' );
//顯示vector的內容
for( theIterator = alphaVector.begin(); theIterator != alphaVector.end(); theIterator++ )
cout << *theIterator;
這段代碼將顯示:
CCCCABCDEFGHIJ
max_size 函數
語法:
size_type max_size();
max_size() 函數返回當前vector所能容納元素數量的最大值(譯註:包括可重新分配內存).
pop_back
語法:
void pop_back();
pop_back()函數刪除當前vector最末的一個元素,例如:
vector<char> alphaVector;
for( int i=0; i < 10; i++ )
alphaVector.push_back( i + 65 );
int size = alphaVector.size();
vector<char>::iterator theIterator;
for( int i=0; i < size; i++ ) {
alphaVector.pop_back();
for( theIterator = alphaVector.begin(); theIterator != alphaVector.end(); theIterator++ )
cout << *theIterator;
cout << endl;
}
這段代碼將顯示以下輸出:
ABCDEFGHI
ABCDEFGH
ABCDEFG
ABCDEF
ABCDE
ABCD
ABC
AB
A
push_back 函數
語法:
void push_back( const TYPE &val );
push_back()添加值爲val的元素到當前vector末尾
rbegin 函數
語法:
reverse_iterator rbegin();
rbegin函數返回指向當前vector末尾的逆迭代器.(譯註:實際指向末尾的下一位置,而其內容爲末尾元素的值,詳見逆代器相關內容)
示例:
vector<int>v1;
for(int i=1;i<=5;i++)
{
v1.push_back(i);
}
vector<int>::reverse_iterator pos;
pos=v1.rbegin();
cout<<*pos<<" ";
pos++;
cout<<*pos<<endl;
輸出結果爲:5 4
rend 函數
語法:
reverse_iterator rend();
rend()函數返回指向當前vector起始位置的逆迭代器.
示例:
vector<int>v1;
for(int i=1;i<=5;i++)
{
v1.push_back(i);
}
vector<int>::reverse_iterator pos;
pos=v1.rend();
pos--;
cout<<*pos<<" ";
pos--;
cout<<*pos<<endl;
輸出結果爲:1 2
reserve 函數
語法:
void reserve( size_type size );
reserve()函數爲當前vector預留至少共容納size個元素的空間.(譯註:實際空間可能大於size)
resize 函數
語法:
void resize( size_type size, TYPE val );
resize() 函數改變當前vector的大小爲size,且對新創建的元素賦值val
resize 與reserve的區別
reserve是容器預留空間，但並不真正創建元素對象，在創建對象之前，不能引用容器內的元素，因此當加入新的元素時，需要用push_back()/insert()函數。
resize是改變容器的大小，並且創建對象，因此，調用這個函數之後，就可以引用容器內的對象了，因此當加入新的元素時，用operator[]操作符，或者用迭代器來引用元素對象。再者，兩個函數的形式是有區別的，reserve函數之後一個參數，即需要預留的容器的空間；resize函數可以有兩個參數，第一個參數是容器新的大小，第二個參數是要加入容器中的新元素，如果這個參數被省略，那麼就調用元素對象的默認構造函數。
初次接觸這兩個接口也許會混淆，其實接口的命名就是對功能的絕佳描述，resize就是重新分配大小，reserve就是預留一定的空間。這兩個接口即存在差別，也有共同點。下面就它們的細節進行分析。
爲實現resize的語義，resize接口做了兩個保證：
一是保證區間[0, new_size)範圍內數據有效，如果下標index在此區間內，vector[indext]是合法的。
二是保證區間[0, new_size)範圍以外數據無效，如果下標index在區間外，vector[indext]是非法的。
reserve只是保證vector的空間大小(capacity)最少達到它的參數所指定的大小n。在區間[0, n)範圍內，如果下標是index，vector[index]這種訪問有可能是合法的，也有可能是非法的，視具體情況而定。
resize和reserve接口的共同點是它們都保證了vector的空間大小(capacity)最少達到它的參數所指定的大小。
因兩接口的源代碼相當精簡，以至於可以在這裏貼上它們：
void resize(size_type new_size) { resize(new_size, T()); }
void resize(size_type new_size, const T& x) {
if (new_size < oldsize)
erase(oldbegin + new_size, oldend); // erase區間範圍以外的數據，確保區間以外的數據無效
else
insert(oldend, new_size - oldsize, x); // 填補區間範圍內空缺的數據，確保區間內的數據有效
示例:
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
void main()
{
vector<int>v1;
for(int i=1;i<=3;i++)
{
v1.push_back(i);
}
v1.resize(5,8);//多出的兩個空間都初始化爲8，
for(i=0;i<v1.size();i++)//resize與reserver並不會刪除原先的元素以釋放空間
{
cout<<v1[i]<<" ";
}
cout<<endl;
v1.reserve(7);// 新元素還沒有構造,
for(i=0;i<7;i++)
{
cout<<v1[i]<<" ";//當i>4,此時不能用[]訪問元素
}
cout<<endl;
cout<<v1.size()<<endl;
cout<<v1.capacity()<<endl;
}
輸出結果爲:
1 2 3 8 8
1 2 3 8 8 -842150451 -842150451
5
7
size 函數
語法:
size_type size();
size() 函數返回當前vector所容納元素的數目
swap 函數
語法:
void swap( vector &from );
swap()函數交換當前vector與vector from的元素
示例:
vector<int>v1,v2;
for(int i=1;i<=3;i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i);
}
v2.push_back(4);
v2.push_back(5);
v1.swap(v2);
for(int j=0;j<v1.size();j++)
{
cout<<v1[j]<<" ";
}
cout<<endl;
for(int k=0;k<v2.size();k++)
{
cout<<v2[k]<<" ";
}
cout<<endl;
輸出結果爲:
1 2 3 4 5
1 2 3