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【C++STL ：vector类 (一) 】详解vector类的使用层vector实践：算法题

news 2025/9/30 7:07:47

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C++的两个参考文档

1 ~> vector容器

1.1 vector的接口数比string类少

1.2 vector的介绍

1.3 vector的理解

1.4 vector的定义

2 ~> vector的使用：结合文档

2.1 没有输入输出流，无法cout——自己Print

2.2 迭代器：vector iterator 的使用

2.2.1 概念理解

2.2.2 实践

2.3 vector的空间增长问题

2.3.1 文档接口理解

2.3.2 不同环境下capacity增长倍数问题

2.3.3 reserve：提前将空间设置足够，提高效率

2.3.4 实践

2.4 vector的增删查改

2.4.1 vector也只有尾插和尾删

2.4.2 insert && erase实践

2.5 如果你觉得库里面的不好用可以用自己定义的模版

2.6 简单了解一下emplace

2.6.1 简单了解

2.6.2 对比

2.6.3 实践

3 ~> vector实践：两道算法题

3.1 只出现一次的数字

3.1.1 代码实现

3.2 杨辉三角

3.2.1 C语言太麻烦！沟槽的二级指针还在追我！

3.2.2 C++的vector——轻松搞定

3.2.3 算法代码实现

4 ~> 本文代码完整展示

4.1 Test.c：

4.2 运行

结尾

C++的两个参考文档

老朋友（非官方文档）：cplusplus

官方文档（同步更新）：cppreference

vector容器文档链接：vector

1 ~> vector容器

1.1 vector的接口数比string类少

前面我们解释过，string类比STL诞生要早几年，STL很多容器和string都具有相似性，但是string的很多接口非常鸡肋，而且数量多——一百多个接口，博主也介绍过后面的STL借鉴了string，而且取长补短，接口数量大幅减少，就比如今天我们要正式开始介绍的一个新的容器——vector。

如下图所示，是不是少了很多？而且，有没有感觉这些接口很眼熟？没错，和string非常相似，在底层实现层面会有差异，但是使用层面是差不多的，类似于复用的思想，这也就是为什么我们前面要花那么多的篇幅来详细介绍string类——后面的vector、list...都是差不多的。

1.2 vector的介绍

我们早在介绍STL是什么、怎么学习的那篇博客里面就提到了使用STL的三个境界：能用、明理、能扩展，那么下面进入到vector的学习，我们也是按照这个方法。

cplusplus中的vector介绍

1.3 vector的理解

string是字符串，vector则是一个改变数据的顺序容器，其实对应的就是博主之前在用C语言实现初阶的数据结构里面实现过的顺序表。可以理解为C++版本的顺序表。

1.4 vector的定义

（constructor）构造函数声明	接口说明
（重点）vector( )	无参构造
vector（size_type n, const value_type& val = value_type()）	构造并初始化n个val
（重点）vector (const vector& x);	拷贝构造
vector (InputIterator ﬁrst, InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构造

2 ~> vector的使用：结合文档

2.1 没有输入输出流，无法cout——自己Print

vector没法cin、cout，我们要想输出结果，就得自己封装一个Print函数——

void Print(const vector<int>& v)
{for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl;
}

写完这个，我们就可以偷个懒，用范围for——

	//范围forfor (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;

2.2 迭代器：vector iterator 的使用

2.2.1 概念理解

iterator的使用	接口说明
（重点）begin+end	获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
rbegin+rend	获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

2.2.2 实践

代码演示如下——

	vector<int>::const_iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << "it" << " ";++it;}cout << endl;

这个可以封装到Print函数里面——

调用前面已经封装好的Print函数，构造、输出——

2.3 vector的空间增长问题

2.3.1 文档接口理解

容量空间	接口说明
size	获取数据个数
capacity	获取容量大小
empty	判断是否为空
resize	改变vector的size
reserve	改变vector的capacity

（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。

2.3.2 不同环境下capacity增长倍数问题

我们来测试一下vector的默认扩容机制——

// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{size_t sz;vector<int> 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环境下的运行结果：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: 141

g++的运行结果：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

VS是按第一次2倍、后面1.5倍进行扩容的——

g++是按2倍进行扩容的——

2.3.3 reserve：提前将空间设置足够，提高效率

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，这样就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了——主要是避免一边插入一边扩容——

// 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()
{vector<int> 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';}}
}

2.3.4 实践

2.4 vector的增删查改

vector增删查改	接口说明
push_back	尾插
pop_back	尾删
find	查找（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert	在position之前插入val
erase	删除position位置的数据
swap	交换两个vector的数据空间
operator[ ]	像数组一样访问

2.4.1 vector也只有尾插和尾删

和string一样，vector也只有尾插和尾删，没有头插和头删，因为要挪动数据，效率太低了——

我们要头插、或者头删和string一样，直接用insert和erase就行啦。

2.4.2 insert && erase实践

2.5 如果你觉得库里面的不好用可以用自己定义的模版

这个要当心，这个如果不用就注释掉，否则会跟库冲突——

2.6 简单了解一下emplace

2.6.1 简单了解

emplace可以简单理解为功能和insert差不多，而emplace_back和push_back功能一样，但前者效果更好，这个emplace我们在C++11会细讲。

2.6.2 对比

上图和下图的差异：传参，推荐用下面的写法——

2.6.3 实践

3 ~> vector实践：两道算法题

3.1 只出现一次的数字

力扣链接：136. 只出现一次的数字

题目描述：

3.1.1 代码实现

代码演示如下——

class Solution {
public:int singleNumber(vector<int>& nums) {int value = 0;for(auto e : nums){//异或value ^= e;cout << endl;}return value;}
};

时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(1)。

3.2 杨辉三角

力扣链接：118. 杨辉三角

题目描述：

3.2.1 C语言太麻烦！沟槽的二级指针还在追我！

麻不麻烦？麻烦！我们如果用C语言来实现的话，就要动态开辟二维数组——开辟指针数组，这个指针数组是指向数组的指针，或者这样理解：这个数组里面存放了指向数组的指针。

3.2.2 C++的vector——轻松搞定

不用指针，用容器怎么表示二维数组呢？vector<vector<int>>——

3.2.3 算法代码实现

代码演示如下——

class Solution {
public:vector<vector<int>> generate(int numRows) {vector<vector<int>> vv;//定义行vv.resize(numRows,vector<int>());//定义列for(size_t i = 0;i < numRows;++i){vv[i].resize(i + 1,1);//1}for(size_t i = 2;i < vv.size();++i)//第0、1行的都不需要处理，1{for(size_t j = 1;j < vv[i].size() - 1;++j){vv[i][j] = vv[i-1][j] + vv[i-1][j-1];}}return vv;}
};

时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(1)。

4 ~> 本文代码完整展示

4.1 Test.c：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;void Print(const vector<int>& v)
{for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl;////范围for//for (auto e : v)//{//	cout << e << " ";//}//cout << endl;////vector<int>::const_iterator it = v.begin();//while (it != v.end())//{//	cout << "it" << " ";//	++it;//}//cout << endl;
}void Test_vector1()
{//构造vector<int> v1;//空vector<int>v2(10, 1);vector<int>v3(v2.begin(),v2.end());//迭代器string s1("xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx");vector<int>v4(s1.begin(), s1.end());vector<int>v5(v3);//vector<int> v6({ 1,2,3,4,5,6 });vector<int> v6 = { 1,2,3,4,5,6 };vector<int> v7 = { 1,2,3,4,5,6,1,1,1,1,1,1 };Print(v2);Print(v4);Print(v6);Print(v7);auto il = { 10,20,30,1,2,2 };for (auto e : il){cout << e << " ";}cout << endl;
}void Test_vector2()
{vector<int> v1;//count int n = 1000000000000;const int n = 100;/*v1.reserve(n);*/size_t old = v1.capacity();/*cout << v1.capacity() << endl;*/size_t begin = clock();for (size_t i = 0; i < n; i++){v1.push_back(i);if (old != v1.capacity()){cout << v1.capacity() << endl;old = v1.capacity();}}size_t end = clock();cout << end - begin << endl;vector<int> v2;v2.resize(100.1);Print(v2);
}void Test_vector3()
{vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5 };v1.push_back(6);Print(v1);v1.insert(v1.begin(), 0);Print(v1);v1.insert(v1.begin() + 3, 0);Print(v1);v1.erase(v1.begin());Print(v1);v1.erase(v1.begin() + 3);Print(v1);
}//struct在C++里面也是类
struct AA
{int _a1 = 1;int _a2 = 1;AA(int a1 = 1,int a2 = 1):_a1(a1),_a2(a2){ }
};////模版
//template<class T>
//class vector
//{
//private:
//	T* _a;
//	size_t _size;
//	size_t _capacity;
//};void Test_vector4()
{AA aa1 = { 0,0 };vector<AA> v = { aa1,{1,1},{2,2},{3,3} };auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << it->_a1 << ":" << it->_a2 << endl;++it;}cout << endl;//传AA对象v.push_back(aa1);v.emplace_back(aa1);//传构造AA对象的参数v.emplace_back(1, 1);v.push_back({ 2,2 });it = v.begin();while (it != v.end()){cout << it->_a1 << ":" << it->_a2 << endl;++it;}cout << endl;
}int main()
{//Test_vector1();//Test_vector2();/*Test_vector3();*/Test_vector4();return 0;
}