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其他 vector 操作详解（四十）

news 来源：原创 2025/6/22 2:19:14

介绍

除去向 vector 添加元素（如 push_back）之外，vector 还提供了许多其他操作，这些操作大多与 string 的操作类似。通过掌握这些操作，我们可以方便地查询、修改和比较 vector 中的元素，从而构建灵活、高效的数据结构。下表总结了 vector 支持的一些常见操作：

操作	说明
`v.empty()`	如果 v 不包含任何元素，则返回 true；否则返回 false。
`v.size()`	返回 v 中元素的个数，其返回值类型为 vector::size_type。
`v.push_back(t)`	将值为 t 的元素添加到 v 的尾端。
`v[n]`	返回 v 中第 n 个位置上元素的引用，下标从 0 开始。
`v1 = v2`	用 v2 中元素的副本替换 v1 中原有的所有元素。
`v1 = {a, b, c, ...}`	使用列表中元素的副本替换 v1 中原有的所有元素。
`v1 == v2` / `v1 != v2`	当且仅当两个 vector 的元素个数相同且对应位置的元素都相等时，v1 和 v2 才相等。
`<, <=, >, >=`	按字典顺序比较两个 vector，规则与 string 相似：若两个 vector 在对应位置的元素全部相同，则元素较少者视为较小；否则以第一对不相同元素的比较结果为准。

下面我们依次介绍这些操作及其使用方法。

1. 查询与修改 vector 中的元素

1.1 empty() 与 size()

empty()
检查 vector 是否为空。若 vector 没有任何元素，则返回 true，否则返回 false。
size()
返回 vector 中当前元素的个数。返回类型通常为 vector::size_type，一般为无符号整型。

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {
    vector<int> v;  // 默认初始化为空 vector
    if (v.empty())
        cout << "v is empty." << endl;
    
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    cout << "v size: " << v.size() << endl;  // 输出 v 的元素个数
    return 0;
}

1.2 访问元素：下标运算符 []

使用下标运算符（[]）可以随机访问 vector 中指定位置的元素。注意，下标从 0 开始。例如：

#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {
    vector<int> v = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    cout << "The third element is: " << v[2] << endl; // 输出 3
    
    // 修改元素
    v[2] = v[2] * v[2]; // 将第三个元素改为其平方
    cout << "After modification, the third element is: " << v[2] << endl;
    return 0;
}

注意：
使用下标运算符时必须确保下标在合法范围内。如果访问不存在的元素（例如对空 vector 或超出范围的索引进行操作），将产生未定义行为，这可能引发缓冲区溢出问题。

2. 遍历 vector 元素

2.1 使用范围 for 语句

范围 for 语句可以用来遍历 vector 中的所有元素。对于只读操作，直接使用 auto 即可；若需要修改元素，必须使用引用：

只读遍历

#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {
    vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    // 输出每个元素
    for (auto i : v) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

修改元素

#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {
    vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    // 将 vector 中每个元素乘以自身
    for (auto &i : v) {  // 注意：必须使用引用
        i *= i;
    }
    // 输出修改后的元素
    for (auto i : v) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

3. vector 对象的比较操作

vector 支持相等性和关系运算符，这些运算符的语义与 string 类似：

== 和 !=
两个 vector 相等当且仅当它们的元素个数相同且对应位置的元素都相等。
<, <=, >, >=
按字典顺序比较两个 vector。如果两个 vector 在对应位置上元素完全相同，则较短的 vector 被认为较小；如果存在第一对不相同的元素，则比较该对元素的大小。

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {
    vector<int> v1 = {1, 2, 3};
    vector<int> v2 = {1, 2, 3};
    vector<int> v3 = {1, 2, 4};

    if (v1 == v2)
        cout << "v1 and v2 are equal." << endl;
    if (v1 < v3)
        cout << "v1 is less than v3." << endl;
    return 0;
}

4. 赋值和替换

vector 支持赋值操作符，用于将一个 vector 的内容替换为另一个 vector 的元素副本：

#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {
    vector<int> v1 = {1, 2, 3};
    vector<int> v2 = {4, 5, 6};
    v1 = v2;  // v1 的元素全部被替换为 v2 的元素
    cout << "After assignment, v1: ";
    for (auto i : v1)
        cout << i << " ";
    cout << endl;
    return 0;
}

此外，也可以使用列表初始化对 vector 进行赋值（C++11 起支持）：

#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {
    vector<int> v = {1, 2, 3};
    v = {7, 8, 9};  // 将 v 中的内容替换为 7, 8, 9 的副本
    cout << "After list-assignment, v: ";
    for (auto i : v)
        cout << i << " ";
    cout << endl;
    return 0;
}

5. 关于下标操作的警告

下标运算符只能访问已存在的元素
下标形式仅适用于访问或修改 vector 内已存在的元素，而不能用于添加元素。例如，下面的代码试图通过下标访问空 vector 的元素，将会导致错误：

#include <vector>
#include <iostream>
using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {
    vector<int> ivec;  // 空 vector
    // 下面的操作是错误的，因为 ivec 不包含任何元素
    cout << ivec[0];
    return 0;
}

添加元素必须使用 push_back 或类似成员函数
正确的添加方式：

for (int i = 0; i < 10; ++i)
    ivec.push_back(i);  // 依次添加元素

6. 总结

常用操作：
- empty() 和 size() 用于检查 vector 是否为空及获取元素数量。
- push_back(t) 用于在 vector 尾端添加一个新元素。
- 下标运算符 v[n] 用于访问已存在的元素（注意：仅在保证索引合法时使用）。
- 赋值操作符和列表初始化可用于替换 vector 中所有元素。
- 相等性和关系运算符基于字典顺序比较 vector 中的元素。
遍历与修改：
- 使用范围 for 循环可以简洁地遍历 vector，但若在循环中修改容器大小（如 push_back），应避免使用范围 for。
- 对于需要修改元素的操作，建议使用基于引用的范围 for。
下标访问的注意事项：
- 只能访问已存在的元素，不能用下标直接添加新元素。使用 push_back、insert 等成员函数来添加。