多个网站做计划,葫芦岛建设网站,注册微信公众平台,自己建设网站流程#x1f9d1;#x1f393;个人主页#xff1a;简 料 #x1f3c6;所属专栏#xff1a;C #x1f3c6;个人社区#xff1a;越努力越幸运社区 #x1f3c6;简 介#xff1a;简料简料#xff0c;简单有料~在校大学生一枚#xff0c;专注C/C/GO的干货分… 个人主页简 料 所属专栏C 个人社区越努力越幸运社区 简 介简料简料简单有料~在校大学生一枚专注C/C/GO的干货分享立志成为您的好帮手 ~ C/C学习路线 (点击解锁)❤️C语言 ❤️初阶数据结构与算法❤️C❤️高阶数据结构❤️Linux系统编程与网络编程 文章目录 前言vector的介绍vector的使用☑️vector的定义☑️vector iterator 的使用☑️vector 空间增长问题☑️vector 增删查改☑️vector 迭代器失效问题重点☑️小试牛刀 写在最后 前言 前面对STL进行了介绍 【 戳此了解STL】本章就给大家带来STL当中的vector~ vector在C里也是非常常用的它相当于C语言当中的数组但是比数组多了更多实用的操作数组有的它有数组没有的它也有所以说学习vector可以使我们能够更好的对以一个序列(连续)存储的数据进行操作~ 能够熟练的使用vector可以很大程度上提高写算法题的效率有许多的困难算法题都需要对一串连续储存的数据进行操作这时候vector以及它里面的方法就是个杀手锏了~ 使用STL的三个境界能用明理能扩展 那么下面学习vector我们也是按照这个方法去学习 vector的介绍 vector的文档介绍 在C中vector是一种动态数组它提供了对数组的抽象管理包括动态调整大小、随机访问等。vector是C标准库中的一部分它提供了一个高效的、可预测的、可扩展的方式来存储和访问一组连续的数据。
vector是表示可变大小数组的序列容器。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。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。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。但是无论如何重新分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。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。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。
vector的主要特点包括
动态大小vector的大小是动态的可以根据需要增加或减少元素。你可以使用push_back()函数添加元素使用erase()函数删除元素或者直接使用resize()函数调整其大小。随机访问vector支持随机访问你可以使用索引操作符[]直接访问任意位置的元素。内存管理vector自动管理其内存。当你向vector添加元素时它会自动分配足够的内存以容纳新元素。当删除元素时它会自动回收相应的内存。插入和删除vector提供了插入和删除元素的方法如push_back()、pop_back()、insert()和erase()等。这些方法可以在指定的位置插入或删除元素保持vector的连续性。迭代器vector提供了迭代器可以遍历其所有元素。迭代器提供了访问每个元素的有效方式并支持向前和向后遍历。高效的随机访问由于vector内部使用连续的内存空间来存储元素因此随机访问非常高效。在大多数情况下使用索引访问vector中的元素比使用迭代器遍历整个vector更快。可修改的容量你可以使用resize()函数来更改vector的容量。这允许你在运行时根据需要增加或减少存储空间的大小。支持常量引用语义对于包含常量元素的vector可以使用常量引用语义来访问和修改元素。这有助于提高代码的可读性和安全性。支持异常安全C的vector类型在某些操作中提供了异常安全的保证。例如在执行push_back()或insert()操作时如果发生异常vector将保留其原始状态。这有助于防止在异常情况下破坏数据完整性。
此外C的vector是一个模板类【戳此了解模板】这意味着它可以根据需要为不同的数据类型提供不同的实现。模板是一种C的编程技术允许程序员编写可以处理不同数据类型的通用代码。通过使用模板可以创建可重用的组件从而提高代码的可重用性和灵活性。
在C中vector的模板声明如下
template class T
class vector { // vector implementation details
};这里T是一个模板参数表示vector可以容纳的任意数据类型。当创建vector对象时需要指定模板参数即要存储在vector中的数据类型。例如要创建一个整数类型的vector可以这样声明
std::vectorint myVector;在这个例子中int是模板参数表示vector将容纳整数类型的数据。类似的你也可以使用其他数据类型如浮点数、字符串等。 由于vector是一个模板类它提供了针对不同数据类型的成员函数和操作。例如push_back()函数可以添加元素到vector的末尾对于整数、浮点数、字符串等不同类型的vector都适用。类似地vector也可以提供用于访问、修改和删除元素的成员函数如at(), front(), back(), erase()等。 通过使用模板vector提供了一种通用的、可扩展的方式来存储和操作一组连续的元素。这种灵活性使得vector成为C标准库中非常有用的容器之一适用于各种不同的编程场景。 vector的使用 vector学习时一定要学会查看文档[vector的文档介绍]vector在实际中非常的重要在实际中我们熟悉常见的接口就可以下面列出了哪些接口是要重点掌握的。 ☑️vector的定义 int TestVector1()
{// constructors used in the same order as described above:vectorint first; // empty vector of intsvectorint second(4, 100); // four ints with value 100vectorint third(second.begin(), second.end()); // iterating through secondvectorint fourth(third); // a copy of third// 下面涉及迭代器初始化的部分我们学习完迭代器再来看这部分// the iterator constructor can also be used to construct from arrays:int myints[] { 16,2,77,29 };vectorint fifth(myints, myints sizeof(myints) / sizeof(int));cout The contents of fifth are:;for (vectorint::iterator it fifth.begin(); it ! fifth.end(); it)cout *it;cout \n;return 0;
}☑️vector iterator 的使用 void PrintVector(const vectorint v)
{// const对象使用const迭代器进行遍历打印vectorint::const_iterator it v.begin();while (it ! v.end()){cout *it ;it;}cout endl;
}☑️vector 空间增长问题 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。这个问题经常会考察不要固化的认为vector增容都是2倍具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STLg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。
// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{size_t sz;vectorint v;sz v.capacity();cout making v grow:\n;for (int i 0; i 100; i) {v.push_back(i);if (sz ! v.capacity()) {sz v.capacity();cout capacity changed: sz \n;}}
}
vs运行结果vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 3
capacity changed: 4
capacity changed: 6
capacity changed: 9
capacity changed: 13
capacity changed: 19
capacity changed: 28
capacity changed: 42
capacity changed: 63
capacity changed: 94
capacity changed: 141g运行结果linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 4
capacity changed: 8
capacity changed: 16
capacity changed: 32
capacity changed: 64
capacity changed: 128----------------------------------------------------------------------------------// 如果已经确定vector中要存储元素大概个数可以提前将空间设置足够
// 就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了
void TestVectorExpandOP()
{vectorint v;size_t sz v.capacity();v.reserve(100); // 提前将容量设置好可以避免一遍插入一遍扩容cout making bar grow:\n;for (int i 0; i 100; i) {v.push_back(i);if (sz ! v.capacity()){sz v.capacity();cout capacity changed: sz \n;}}
}// vector的resize 和 reserve// reisze(size_t n, const T data T())
// 将有效元素个数设置为n个如果时增多时增多的元素使用data进行填充
// 注意resize在增多元素个数时可能会扩容
void TestVector3()
{vectorint v;// set some initial content:for (int i 1; i 10; i)v.push_back(i);v.resize(5);v.resize(8, 100);v.resize(12);cout v contains:;for (size_t i 0; i v.size(); i)cout v[i];cout endl;
}☑️vector 增删查改 // 尾插和尾删push_back/pop_back
void TestVector4()
{vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);auto it v.begin();while (it ! v.end()) {cout *it ;it;}cout endl;v.pop_back();v.pop_back();it v.begin();while (it ! v.end()) {cout *it ;it;}cout endl;
}// 任意位置插入insert和erase以及查找find
// 注意find不是vector自身提供的方法是STL提供的算法
void TestVector5()
{// 使用列表方式初始化C11新语法vectorint v{ 1, 2, 3, 4 };// 在指定位置前插入值为val的元素比如3之前插入30,如果没有则不插入// 1. 先使用find查找3所在位置// 注意vector没有提供find方法如果要查找只能使用STL提供的全局findauto pos find(v.begin(), v.end(), 3);if (pos ! v.end()){// 2. 在pos位置之前插入30v.insert(pos, 30);}vectorint::iterator it v.begin();while (it ! v.end()) {cout *it ;it;}cout endl;pos find(v.begin(), v.end(), 3);// 删除pos位置的数据v.erase(pos);it v.begin();while (it ! v.end()) {cout *it ;it;}cout endl;
}/ 遍历方式// operator[]index 和 C11中vector的新式forauto的遍历
// vector使用这两种遍历方式是比较便捷的。
void TestVector6()
{vectorint v{ 1, 2, 3, 4 };// 通过[]读写第0个位置。v[0] 10;cout v[0] endl;// 1. 使用for[]小标方式遍历for (size_t i 0; i v.size(); i)cout v[i] ;cout endl;vectorint swapv;swapv.swap(v);cout v data:;for (size_t i 0; i v.size(); i)cout v[i] ;cout endl;// 2. 使用迭代器遍历cout swapv data:;auto it swapv.begin();while (it ! swapv.end()){cout *it ;it;}// 3. 使用范围for遍历for (auto x : v)cout x ;cout endl;
}☑️vector 迭代器失效问题重点 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
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。
#include iostream
using namespace std;
#include vector
int main()
{vectorint v{1,2,3,4,5,6};auto it v.begin();// 将有效元素个数增加到100个多出的位置使用8填充操作期间底层会扩容// v.resize(100, 8);// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数操作期间可能会引起底层容量改变// v.reserve(100);// 插入元素期间可能会引起扩容而导致原空间被释放// v.insert(v.begin(), 0);// v.push_back(8);// 给vector重新赋值可能会引起底层容量改变v.assign(100, 8);/*出错原因以上操作都有可能会导致vector扩容也就是说vector底层原理旧空间被释放掉而在打印时it还使用的是释放之间的旧空间在对it迭代器操作时实际操作的是一块已经被释放的空间而引起代码运行时崩溃。解决方式在以上操作完成之后如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素只需给it重新赋值即可。*/while(it ! v.end()){cout *it ;it;}coutendl;return 0;
}指定位置元素的删除操作–erase
#include iostream
using namespace std;
#include vectorint main()
{int a[] { 1, 2, 3, 4 };vectorint v(a, a sizeof(a) / sizeof(int));// 使用find查找3所在位置的iteratorvectorint::iterator pos find(v.begin(), v.end(), 3);// 删除pos位置的数据导致pos迭代器失效。v.erase(pos);cout *pos endl; // 此处会导致非法访问return 0;
}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。
思考以下代码的功能是删除vector中所有的偶数请问那个代码是正确的为什么
#include iostream
using namespace std;
#include vectorint main()
{vectorint v{ 1, 2, 3, 4 };auto it v.begin();while (it ! v.end()){if (*it % 2 0)v.erase(it);it;}return 0;
}int main()
{vectorint v{ 1, 2, 3, 4 };auto it v.begin();while (it ! v.end()){if (*it % 2 0)it v.erase(it);elseit;}return 0;
}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。
// 1. 扩容之后迭代器已经失效了程序虽然可以运行但是运行结果已经不对了
int main()
{vectorint v{1,2,3,4,5};for(size_t i 0; i v.size(); i)cout v[i] ;cout endl;auto it v.begin();cout 扩容之前vector的容量为: v.capacity() endl;// 通过reserve将底层空间设置为100目的是为了让vector的迭代器失效 v.reserve(100);cout 扩容之后vector的容量为: v.capacity() endl;// 经过上述reserve之后it迭代器肯定会失效在vs下程序就直接崩溃了但是linux下不会// 虽然可能运行但是输出的结果是不对的while(it ! v.end()){cout *it ;it;}cout endl;return 0;
}程序输出
1 2 3 4 5
扩容之前vector的容量为: 5
扩容之后vector的容量为: 100
0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 5// 2. erase删除任意位置代码后linux下迭代器并没有失效
// 因为空间还是原来的空间后序元素往前搬移了it的位置还是有效的
#include vector
#include algorithmint main()
{vectorint v{1,2,3,4,5};vectorint::iterator it find(v.begin(), v.end(), 3);v.erase(it);cout *it endl;while(it ! v.end()){cout *it ;it;}cout endl;return 0;
}
程序可以正常运行并打印
4
4 5// 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素删除之后it已经超过end
// 此时迭代器是无效的it导致程序崩溃
int main()
{vectorint v{1,2,3,4,5};// vectorint v{1,2,3,4,5,6};auto it v.begin();while(it ! v.end()){if(*it % 2 0)v.erase(it);it;}for(auto e : v)cout e ;cout endl;return 0;
}
// 使用第一组数据时程序可以运行
[slyVM-0-3-centos 20220114]$ g testVector.cpp -stdc11
[slyVM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
1 3 5// 使用第二组数据时程序最终会崩溃
[linux]$ vim testVector.cpp
[linux]$ g testVector.cpp -stdc11
[linux]$ ./a.out
Segmentation fault从上述三个例子中可以看到SGI STL中迭代器失效后代码并不一定会崩溃但是运行结果肯定不对如果it不在begin和end范围内肯定会崩溃的。
4. 与vector类似string在插入扩容操作erase之后迭代器也会失效
#include string
void TestString()
{string s(hello);auto it s.begin();// 放开之后代码会崩溃因为resize到20会string会进行扩容// 扩容之后it指向之前旧空间已经被释放了该迭代器就失效了// 后序打印时再访问it指向的空间程序就会崩溃//s.resize(20, !);while (it ! s.end()){cout *it;it;}cout endl;it s.begin();while (it ! s.end()){it s.erase(it);// 按照下面方式写运行时程序会崩溃因为erase(it)之后// it位置的迭代器就失效了// s.erase(it); it;}
}迭代器失效解决办法在使用前对迭代器重新赋值即可。
☑️小试牛刀
杨辉三角 只出现一次的数字 删除有序数组中的重复项 只出现一次的数字 II 只出现一次的数字 III 数组中出现次数超过一半的数字 电话号码的字母组合 写在最后 本章主要是给大家介绍vector~ 在C中vector是一个非常重要的数据结构。它具有动态大小、随机访问、内存管理、插入和删除、迭代器等优点。它是一种通用的、可扩展的容器适用于各种不同的编程场景。学习和掌握vector的使用对于编写高效的C程序非常重要。因此大家可要好好敲噢~ ❤️后续将会继续输出有关C的文章你们的支持就是我写作的最大动力 感谢阅读本小白的博客错误的地方请严厉指出噢~
