C++ vector类
目录
一.vector的介绍及使用
1.1vector的构造函数
1.2 vector迭代器
1.3 vector 空间增长问题
1.4vector 增删查改
test.cpp
二维数组存储结构
二.迭代器失效问题
1. 会引起其底层空间改变的操作，使迭代器失效
2. 指定位置元素的删除操作 —— erase
3. 注意
例1:
例2：
例3：
三.vector类的实现
1.vector.h
2.test.cpp
3.memcpy浅拷贝问题
四.vector 在线OJ题目
一.vector的介绍及使用
同样我们可以借助文档学习和vector有关的知识：vector介绍。
vector - C++ Reference。
1.1vector的构造函数
常见构造：
vector::vector - C++ Reference
vector()（重点）：无参构造。
vector（size_type n, const value_type& val = value_type()）：构造并初始化n个value。
vector (const vector& x); （重点）：拷贝构造。
vector (InputIterator first, InputIterator last); : 使用迭代器进行初始化构造。
1.2 vector迭代器
1.3 vector 空间增长问题
1.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STL，g++是SGI版本STL。
2.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。
3.resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
1.4vector 增删查改
test.cpp
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;void test_vector1()
{vector<int> v1;vector<int> v2(10, 1);vector<int> v3(++v2.begin(), --v2.end());for (size_t i = 0; i < v3.size(); i++){cout << v3[i] << " ";}cout << endl;vector<int>::iterator it = v3.begin();while (it != v3.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto e : v3){cout << e << " ";}cout << endl;
}void TestVectorExpand()
{size_t sz;vector<int> v;v.reserve(100);sz = v.capacity();cout << "capacity changed: " << sz << '\n';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';}}
}void test_vector2()
{//TestVectorExpand();vector<int> v(10, 1);v.reserve(20);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;v.reserve(15);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;v.reserve(5);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;
}void test_vector3()
{//TestVectorExpand();vector<int> v(10, 1);v.reserve(20);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;v.resize(15, 2);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;v.resize(25, 3);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;v.resize(5);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;
}void test_vector4()
{vector<int> v(10, 1);v.push_back(2);v.insert(v.begin(), 0);for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;v.insert(v.begin() + 3, 10);for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;vector<int> v1(5, 0);for (size_t i = 0; i < 5; i++){cin >> v1[i];}for (auto e : v1){cout << e << ",";}cout << endl;vector<char> v2;string s2;}void test_vector5()
{vector<string> v1;string s1("xxxx");v1.push_back(s1);v1.push_back("yyyyy");for (const auto& e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;// 10*5vector<int> v(5, 1);//二维数组vector<vector<int>> vv(10, v);vv[2][1] = 2;for (size_t i = 0; i < vv.size(); i++){for (size_t j = 0; j < vv[i].size(); ++j){cout << vv[i][j] << " ";}cout << endl;}cout << endl;
}int main()
{test_vector5();return 0;
}二维数组存储结构
二.迭代器失效问题
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：
1. 会引起其底层空间改变的操作，使迭代器失效
比如：resize、reserve、insert、 assign、push_back等。
我们看下面这一段代码：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{vector<int> 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);while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;
}调试结果：
运行结果：
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。
2. 指定位置元素的删除操作 —— erase
我们看下面一段代码：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));// 使用find查找3所在位置的iteratorvector<int>::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;
}运行结果：
错误原因：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。
所以当我们要是删除vector中所有的偶数时候，代码应该这样写：
//正确
int main()
{vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };auto it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0)it = v.erase(it);else++it;}return 0;
}3. 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。
例1:
int main()
{vector<int> 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;while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;
}vs：
linux：
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，虽然可能可以运行，但是输出的结果是不对的。
例2：
#include <vector>
#include <algorithm>
int main()
{vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };vector<int>::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;
}vs：
linux：程序可以正常运行
例3：
可以调试查看it的变化。
int main()
{vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };// vector<int> 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;
}vs:两组数据都会报错。
linux：第一组数据下不会报错。
但是换第二组数据，linux下会发生段错误。
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;}
}总之，为了解决一系列迭代器失效的问题，迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。
三.vector类的实现
1.vector.h
#pragma once
#include<assert.h>
#include<list>
#include<string>namespace sy
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;/*vector(){}*/// C++11 前置生成默认构造vector() = default;//拷贝构造vector(const vector<T>& v){reserve(v.size());for (auto& e : v){push_back(e);}}//类模板的成员函数，还可以继续是函数模版//迭代器构造template <class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){push_back(*first);++first;}}//用n个value构造vector(size_t n, const T& val = T()){reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}//用n个value构造vector(int n, const T& val = T()){reserve(n);for (int i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}void clear(){_finish = _start;}// v1 = v3/*vector<T>& operator=(const vector<T>& v){if (this != &v){clear();reserve(v.size());for (auto& e : v){push_back(e);}}return *this;}*/void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);}// v1 = v3//vector& operator=(vector v)vector<T>& operator=(vector<T> v){swap(v);return *this;}~vector(){if (_start){delete[] _start;_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;}}iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];//memcpy(tmp, _start, old_size * sizeof(T));for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_end_of_storage = tmp + n;}}void resize(size_t n, T val = T()){if (n < size()){_finish = _start + n;}else{reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}}size_t size() const{return _finish - _start;}size_t capacity() const{return _end_of_storage - _start;}bool empty() const{return _start == _finish;}void push_back(const T& x){// 扩容if (_finish == _end_of_storage){reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);}*_finish = x;++_finish;}void pop_back(){assert(!empty());--_finish;}iterator insert(iterator pos, const T& x){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);// 扩容if (_finish == _end_of_storage){size_t len = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);//重新更新pos位置的值防止迭代器失效pos = _start + len;}iterator end = _finish - 1;while (end >= pos){*(end + 1) = *end;--end;}*pos = x;++_finish;return pos;}void erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);iterator it = pos + 1;while (it != end()){*(it - 1) = *it;++it;}--_finish;}T& operator[](size_t i){assert(i < size());return _start[i];}const T& operator[](size_t i) const{assert(i < size());return _start[i];}private:iterator _start = nullptr;iterator _finish = nullptr;iterator _end_of_storage = nullptr;};/*void print_vector(const vector<int>& v){vector<int>::const_iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;}*/template<class T>void print_vector(const vector<T>& v){// 规定，没有实例化的类模板里面取东西，编译器不能区分这里const_iterator// 是类型还是静态成员变量//typename vector<T>::const_iterator it = v.begin();auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;}template<class Container>void print_container(const Container& v){/*auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;*/for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;}void test_vector1(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl;vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;print_vector(v);vector<double> vd;vd.push_back(1.1);vd.push_back(2.1);vd.push_back(3.1);vd.push_back(4.1);vd.push_back(5.1);print_vector(vd);}void test_vector2(){std::vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);print_container(v);int x;cin >> x;auto p = find(v.begin(), v.end(), x);if (p != v.end()){// insert以后p就是失效，不要直接访问，要访问就要更新这个失效的迭代器的值/*v.insert(p, 20);(*p) *= 10;*/p = v.insert(p, 40);(*(p + 1)) *= 10;}print_container(v);}void test_vector3(){std::vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);print_container(v);// 删除所有的偶数auto it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0){it = v.erase(it);}else{++it;}}print_container(v);}void test_vector4(){int i = int();int j = int(1);int k(2);vector<int> v;v.resize(10, 1);v.reserve(20);print_container(v);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;v.resize(15, 2);print_container(v);v.resize(25, 3);print_container(v);v.resize(5);print_container(v);}void test_vector5(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);print_container(v1);vector<int> v2 = v1;print_container(v2);vector<int> v3;v3.push_back(10);v3.push_back(20);v3.push_back(30);v1 = v3;print_container(v1);print_container(v3);}void test_vector6(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(4);v1.push_back(4);vector<int> v2(v1.begin(), v1.begin() + 3);print_container(v1);print_container(v2);list<int> lt;lt.push_back(10);lt.push_back(10);lt.push_back(10);lt.push_back(10);vector<int> v3(lt.begin(), lt.end());print_container(lt);print_container(v2);vector<string> v4(10, "1111111");print_container(v4);vector<int> v5(10);print_container(v5);vector<int> v6(10, 1);print_container(v6);vector<int> v7(10, 1);print_container(v7);}void test_vector7(){vector<string> v;v.push_back("11111111111111111111");v.push_back("11111111111111111111");v.push_back("11111111111111111111");v.push_back("11111111111111111111");print_container(v);v.push_back("11111111111111111111");print_container(v);}
}
2.test.cpp
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;#include"vector.h"int main()
{sy::test_vector7();return 0;
}3.memcpy浅拷贝问题
当我们使用memcpy时候，运行test_vector7() ，运行结果出现了奇怪的打印结果，程序也出现了崩溃，这是什么情况呢？
memcpy是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中，如果拷贝的是自定义类型的元素，memcpy既高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且自定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。
这点我们可以通过调试体现，执行memcpy之后tmp和_start指向同一块空间，执行下一条delete[] _start;之后,这段空间被释放，当tmp继续被使用就会发生错误。
如下图，出现了莫名其妙的字符：
结论：如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝，因为
memcpy是浅拷贝，否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。
四.vector 在线OJ题目
136. 只出现一次的数字 - 力扣（LeetCode）
class Solution {
public:int singleNumber(vector<int>& nums) {int value = 0;for(auto e : nums){value ^= e;}return value; }
};118. 杨辉三角 - 力扣（LeetCode）
class Solution {
public:vector<vector<int>> generate(int numRows) {vector<vector<int>> vv(numRows);for(size_t i=0;i<numRows;i++ ){vv[i].resize(i+1,1);}for(int i=2;i<vv.size();i++){for(int j =1; j< vv[i].size()-1;++j){vv[i][j]=vv[i-1][j]+vv[i-1][j-1];}}return vv;}};26. 删除有序数组中的重复项 - 力扣（LeetCode）
class Solution {
public:int removeDuplicates(vector<int>& nums) {int count = 0;int single = 0;vector<int>::iterator it = nums.begin();while (it != nums.end() && count < nums.size()-1){if (*it != *(it + 1)){it++;count++;}else{nums.erase(it + 1);}}single = nums.size() - count;if (count !=nums.size()){count += single;}return count;}
};137. 只出现一次的数字 II - 力扣（LeetCode）
class Solution {
public:int singleNumber(vector<int>& nums) {std::sort(nums.begin(), nums.end());size_t i = 0;vector<int> v;while (i < nums.size()) {size_t j = i + 1;// 检查是否越界if (j >= nums.size() || nums[i] != nums[j]) {v.push_back(nums[i]);i++;} else {i += 3; }}return v[0];}
};260. 只出现一次的数字 III - 力扣（LeetCode）
class Solution {
public:vector<int> singleNumber(vector<int>& nums) {std::sort(nums.begin(), nums.end());size_t i = 0;vector<int> v;while (i < nums.size()) {size_t j = i + 1;// 检查是否越界if (j >= nums.size() || nums[i] != nums[j]) {v.push_back(nums[i]);i++; // 只移动一位} else {i += 2; // 跳过匹配的成对数字}// 找到两个单独出现的数字后，停止循环if (v.size() == 2) {break;}}return v;}
};数组中出现次数超过一半的数字_牛客题霸_牛客网
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){if (numbers.size() == 1){return numbers[0];}int leftsize = numbers.size() / 2;vector<int> tmp(50001, 0);for(size_t i = 0; i < numbers.size(); i++){tmp[numbers[i]] += 1;}int j = 0;while (j < tmp.size()){j++;if (tmp[j] > leftsize){break;}}return j;}
};17. 电话号码的字母组合 - 力扣（LeetCode）
class Solution {
public:
string fun(char number)
{if (number == '2'){return "abc";}else if (number == '3'){return "def";}else if (number == '4'){return "ghi";}else if (number == '5'){return "jkl";}else if (number == '6'){return "mno";}else if (number == '7'){return "pqrs";}else if (number == '8'){return "tuv";}else{return "wxyz";}
}string charadd(char s1, char s2)
{string tmp;tmp.push_back(s1);tmp.push_back(s2);return tmp;
}
string charadd(char s1, char s2, char s3)
{string tmp;tmp.push_back(s1);tmp.push_back(s2);tmp.push_back(s3);return tmp;
}
string charadd(char s1, char s2, char s3, char s4)
{string tmp;tmp.push_back(s1);tmp.push_back(s2);tmp.push_back(s3);tmp.push_back(s4);return tmp;
}
string char_turn_to_stirng(char s)
{string tmp;tmp.push_back(s);return tmp;
}
vector<string> letterCombinations(string digits)
{vector<string> vs;if (digits.size() == 0)return vs;if (digits.size() == 1){string tmp = fun(digits[0]);for (size_t i = 0; i < tmp.size(); i++){string s = char_turn_to_stirng(tmp[i]);vs.push_back(s);}return vs;}if (digits.size() == 2){string::iterator it = digits.begin();string s1 = fun(*it);string s2 = fun(*(it + 1));for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){for (size_t j = 0; j < s2.size(); j++){string tmp = charadd(s1[i], s2[j]);vs.push_back(tmp);}}return vs;}if (digits.size() == 3){string::iterator it = digits.begin();string s1 = fun(*it);string s2 = fun(*(it + 1));string s3 = fun(*(it + 2));for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){for (size_t j = 0; j < s2.size(); j++){for (size_t k = 0; k < s3.size(); k++){string tmp = charadd(s1[i], s2[j],s3[k]);vs.push_back(tmp);}}}return vs;}if (digits.size() == 4){string::iterator it = digits.begin();string s1 = fun(*it);string s2 = fun(*(it + 1));string s3 = fun(*(it + 2));string s4 = fun(*(it + 3));for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){for (size_t j = 0; j < s2.size(); j++){for (size_t k = 0; k < s3.size(); k++){for (size_t m = 0; m < s4.size(); m++){string tmp = charadd(s1[i], s2[j], s3[k],s4[m]);vs.push_back(tmp);}}}}}return vs;
}
};