[LeetCode刷題筆記] C++ vector常用操作

在[1]對常用的STL容器進行了概覽，筆者在刷題過程中經常需要查詢一些STL容器的函數，實爲不便，因此在此對STL容器中常用的操作進行筆記。

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std::vector是一種線性數組，每個元素的數據類型都相同，不過和一般的靜態的數組不同的是，其允許通過插入元素，刪除元素實現所謂的動態數組，是常用的數據結構，類似於python中的列表list。

其涉及到的常用操作有幾大類：

1. 初始化操作，涉及到初始化數組時候的一些操作。
2. 檢索index，對指定位置的元素進行讀取或者修改。
3. 插入元素，在某個指定位置或者某個位置區間插入特定的元素。
4. 刪除元素，在某個特定的位置或者區間刪除元素。
5. 遍歷元素，屬於檢索元素的一種，不過其操作具有一般性，因此特地拿出來討論。
6. 其他操作，包括對元素進行排序sort，檢查是否有特定元素等。

接下來進行概覽和舉例說明。
PS： vector.begin()指向vector的第一個元素的位置，vector.end()指向vector的最後一個元素的後一個位置。

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1. 初始化操作

vector的構造函數爲：

template < class T, class Alloc = allocator<T> > class vector; // generic template

可以用vector<data_type> 選擇元素的數據類型。一般有如下幾種常用的初始化方式：

vector<int> first; // 空的vector，只是一個列表的頭，裏面沒有元素
vector<int> second (4, 100); // 初始化一個具有4個元素的vector，每個元素的值都是100
vector<int> third (second.begin(), second.end()); // 通過其他vector的迭代器的方式，進行拷貝複製初始化
vector<int> fourth (third); // 直接對其他vector的拷貝複製

int myints[] = {16, 2, 77};
vector<int> fifth (myints, myints+sizeof(myints) / sizeof(int)); // 將數組轉化成vector，需要提供的是數組的首地址和地址偏移。

vector<int> sixth = {1,5,4,6}; // 指定內容進行構造，內容爲1,5,4,6的vector

在作爲函數返回或者傳參數時，可以進行匿名的構造，也就是不需要給予變量名字，如：

return vector<int>(); // 此時返回的就是空的vector
return vector<int>{1,4,5}; // 此時返回的是{1,4,5}
foo(vector<int>{1,4,5})

也可以實現多重vector

vector< vector<int> > vars;
// 二維vector的初始化
int size = 10;
vector<vector<int>> vars(size, vector<int>(size, 0)); // （size,size）的矩陣，元素全部是0

2. 索引元素

索引其元素和索引一般的數組元素相似

vector<int> first = {1,3,4,5,6};
first[1]; // 直接索引
first[1] = 0; //直接可以修改
first.at(1) = 0; // 也可以通過函數索引
*(first.begin()+3); // 也可以通過對迭代器取值得到，而且可以提供偏移比如+3.
first.back(); // 獲取vector的最後一個元素

3. 遍歷元素

遍歷元素可以通過以下方式進行：

1. 採用迭代器

vector<int> vars = {1,3,5,6,7,8};
for (vector<int>::iterator it = vars.begin(); it != vars.end(); ++it){
	*it = 10; // 遍歷每一個元素
}

通過對迭代器進行加減可以實現遍歷某一區間的元素：

vector<int> vars = {1,3,5,6,7,8};
for (vector<int>::iterator it = vars.begin()+1; it != vars.end()-1; ++it){
	*it = 10; // 遍歷每一個元素
}

當然如果你用auto關鍵字，你也可以這樣：

vector<int> vars = {1,3,5,6,7,8};
for (auto it = vars.begin(); it != vars.end(); ++it){
	*it = 10; // 遍歷每一個元素
}

vector<int> vars = {1,3,5,6,7,8};
for (auto &v:vars)
	cout << v << endl;

這種方法對於遍歷所有元素很方便

3. 用索引的方式遍歷，這種方式是最直接的

vector<int> vars = {1,3,5,6,7,8};
int vsize = vars.size();
for (int i = 0; i < vsize: ++i){
	vars[i];
}

4. 插入元素操作

對於線性的vector來說，如果是在最後一個位置添加一個元素，類似於python中的list.append()，那麼可以：

vector<int> vars ;
vars.push_back(10);

如果是需要在中間的某個位置插入元素，用insert():

vector<int> vars = {1,2,3,4,5};
vars.insert(vars.begin(), 100); // 插入單個元素，在vars的第0元素位置插入100，位置用迭代器表示
vars.insert(vars.begin(), 2, 100); // 插入多個相同的元素，此處插入2個100

vector<int> cop = {6,7,8};
vars.insert(vars.end(), cop.begin(), cop.end()); // 也可以進行vector之間的拼接

5. 刪除元素

vector<int> vars = {1,2,3,4,5,6};
vars.pop_back(); // 彈出最後一個元素，注意只是彈出，不返回其值，用vector.back()返回其值
vars.clear(); // 清空vector
auto iter = vars.erase(vars.begin()+1); 
// 刪除單個元素，指定迭代器，刪除後vector的大小減1，但是容量不變。
// 其返回一個迭代器，指向被刪除元素後的第一個元素。
auto iter = vars.erase(vars.begin(), vars.begin()+2); // 刪除一個範圍內的值，指定開頭，結尾的迭代器即可。

其中在algorithm頭文件中提供了remove操作，其本質是對vector中的值進行匹配，如果匹配到了，則移到vector的末端。
例如

std::vector<std::string> words { "one", "none","some", "all”, "none", "most","many"};
auto iter = std::remove(std::begin(words), std::end(words), "none");

此處第二句將會匹配words中的字符串none，並且檢查其後一個元素，如果是不符合none的，則把它前移，覆蓋掉前一個的none，就結果而言，vector中的最後的若干個元素都變成了none，因此這裏的remove並不是實質上的移除，而是移到了末尾的位置，並且將其設爲了空字符串。如果此時用vector.size()我們會發現其大小並沒有改變。

爲了釋放最後的無用的空間，我們結合erase，有：

words.erase(iter, words.end()); // 此處的iter是由remove返回的迭代器

6. 其他操作

其他常見的操作有sort排序，max_element求最大值, min_element求最小值, find查找值,swap交換值,distance查找值的位置等函數，這些函數在頭文件<algorithm>中。

1. sort排序

vector<int> vars = {2,4,1,6,7,3,9};
sort(vars.begin(), vars.end()); // 默認是升序排列，輸出如 1,2,3,4,6,7,9
// 也可以指定特定的排序函數，取代默認的升序排序，甚至可以對非數值類型的數據結構進行排序。
bool sortFunc(const int &num1, const int &num2) {
	return num1 > num2 ; // 降序排序
	// return num1 < num2; 升序排序
	// 返回爲true的將會放置於之前，false的元素爲之後
}
sort(vars.begin(), vars.end(), sortFunc);

2. max_element, min_element

vector<int> vars = {2,4,1,6,7,3,9};
auto iter = max_element(vars.begin(), vars.end()); // 返回的是迭代器，指向的是最大值的位置，需要取值的話加*取值。
int max_value = *iter;
auto iter = min_element(vars.begin(), vars.end()); // 返回的是迭代器，指向的是最小值的位置，需要取值的話加*取值。
int min_value = *iter;

通過指定特定比較函數，可以實現不同數據結構的比較，如：

struct node {
    int x, y;
};
bool cmp1(node a, node b) {
    return a.x > b.x;
}
vector<node> v1(3);
node max_node = *max_element(v1.begin(), v1.end(), cmp1);

3. find查找值的位置
   此函數返回第一個匹配指定值的數據的位置。

vector<int> vars = {1,2,3,4,5,6};
int myints[] = {1,2,3,4,5,6};

int *p = find(myints, myints+6, 5); // 查找數值5的位置，如果找到了返回其位置的指針，否則將指向最後一個元素的下一個元素的位置，如
if (p != myints+6)
	cout << "found in myints at location :" << p-myints << endl;
else
	cout << "element not found in the arrays" << endl;
	
// 同樣的，對於vector也是適用的
vector<int>::iterator iter = find(vars.begin(), vars.end(), 5);
if (iter != iter.end())
	cout << "found in myints at location :" << iter-vars.begin() << endl;
else
	cout << "element not found in the arrays" << endl;

4. distance求距離
   求指定的迭代器之間的元素距離，類似於指針地址詳見，該函數在頭文件<iterator>，如：

vector<int> vars = {1,2,3,4,5,6};
vector<int>::iterator iter = find(vars.begin(), vars.end(), 5);
cout << distance(vars.begin(), iter) << endl; // 類似於 iter-vars.begin()

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Reference

[1]. https://blog.csdn.net/LoseInVain/article/details/104189784