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《吃透 C++ vector：从基础使用到核心接口实战指南》

news 2025/10/3 5:26:53

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🎬博主简介：

前言：

一. vector是什么？一段话搞懂核心定位

二. vector核心接口：必学的几个高频操作

2.1 定义和初始化（构造函数）

2.2 迭代器：遍历 vector 的 "万能工具"

2.3 空间管理：size、capacity 与扩容策略

2.4 增删查改：日常开发高频操作

三. vector 实战：OJ 算法题中的高频用法

3.1 只出现一次的数字

3.2 杨辉三角

结尾：

前言：

在 C++ STL 容器中，vector 是最常用、最灵活的动态数组容器，既能像普通数组一样高效访问元素，又能自动扩容适配数据量变化。无论是日常开发还是算法刷题（OJ 场景，vector 都是高频工具。本文将从 “能用” 到 “会用”，系统讲解 vector 的核心接口、使用技巧与避坑要点，帮你彻底掌握这个 “万能容器”。

一. vector是什么？一段话搞懂核心定位

vector 本质是动态大小的数组，底层通过连续内存存储元素，支持：

随机访问（像数组一样用[ ]访问，时间复杂度为 O(1))）。
自动扩容（元素超过容量时，自动分配更大内存并转移数据）。
灵活增删（尾插，尾删高效，中间插入/删除需移动元素）。

简单说：vector综合了普通数组的便捷性+动态扩容的灵活性。

二. vector核心接口：必学的几个高频操作

我们有了前面学习 string 的基础，再来学习 vector 就轻松很多了，而且也不需要记住所有接口，重点掌握 “定义、迭代器、空间管理、增删查改” 四大类核心接口，即可覆盖 90% 以上场景。

--由于vector没有重置流插入流提取，所以我们这里自己实现一个打印，其实这里的遍历打印操作是跟string差不多的，直接看代码就行。

void Print(const vector<int>& v)
{//1.下标for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl;//2.范围for//for (auto e : v)//{//	cout << e << " ";//}//cout << endl;//3.迭代器//vector<int>::const_iterator it = v.begin();//while (it != v.end())//{//	cout << *it << " ";//	it++;//}//cout << endl;
}

2.1 定义和初始化（构造函数）

vector 提供了4种常用构造方式，我们可以根据不同场景来选择

构造函数声明	接口说明	代码示例
vector()（重点）	无参构造，创建空 vector	vector<int> v;（空容器，size=0，capacity=0）
vector(size_type n, val)	构造并初始化 n 个 val	vector<int> v(5, 3);（含 5 个 3，size=5，capacity=5）
vector(const vector& x)（重点）	拷贝构造，复制另一个 vector	vector<int> v2(v1);（v2 是 v1 的副本）
vector(iterator first, iterator last)	迭代器初始化，复制区间元素	vector<int> v(a, a+5);（复制数组 a [0]~a [4]）

--这里补充了一个C++11之后的方式，下面的代码里面会有

代码演示：

void test_vector1()
{vector<int> v1;vector<int> v2(10,1);vector<int> v3(v2.begin(),v2.end());string s1("xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx");//用其它类型的迭代器，这两个类型必须要可以转换vector<int> v4(s1.begin(), s1.end());vector<int> v5(v3);//C++11//vector<int> v6({ 1,2,3,4,5 });vector<int> v6 = { 1,2,3,4,5 };vector<int> v7={ 1,2,3,4,5,1,1,1,1,1};//其实是这样auto il = { 10,20,30,1,2,2 };for (auto e : il){cout << e << " ";}cout << endl;Print(v2);Print(v4);Print(v6);Print(v7);
}int main()
{test_vector1();
}

2.2 迭代器：遍历 vector 的 "万能工具"

迭代器是访问容器元素的通用接口，vector 的迭代器本质是 “封装的指针”，支持遍历、取值、移动等操作。

核心迭代器接口如下：

迭代器接口	接口说明	代码示例（遍历 vector）
begin()	获取第一个元素的迭代器	auto it = v.begin();（指向 v [0]）
end()	获取最后一个元素下一位的迭代器	while (it != v.end()) { ... }
rbegin()	获取最后一个元素的反向迭代器	auto rit = v.rbegin();（指向 v [size-1]）
rend()	获取第一个元素前一位的反向迭代器	while (rit != v.rend()) { ... }

--下标访问下面也会演示，其实就是上面展示过的那个Print函数

代码演示：

void Print(const vector<int>& v)
{for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl;//for (auto e : v)//{//	cout << e << " ";//}//cout << endl;//vector<int>::const_iterator it = v.begin();//while (it != v.end())//{//	cout << *it << " ";//	it++;//}//cout << endl;
}

2.3 空间管理：size、capacity 与扩容策略

vector 的 “空间” 分为 size（有效元素个数）和 capacity（最大可容纳元素个数，不含结束标志），理解两者区别是避免扩容开销的关键。

核心空间接口：

空间接口	接口说明	代码示例
size()	获取有效元素个数	cout << v.size();（v 有 5 个元素则输出 5）
capacity()	获取容量大小	cout << v.capacity();（容量可能大于 size）
empty()	判断是否为空（size==0）	if (v.empty()) { ... }
reserve(n)（重点）	扩容到 n（仅开辟空间，不初始化）	v.reserve(100);（提前扩容到 100，避免后续多次扩容）
resize(n, val)（重点）	调整 size 到 n（缺省用 0 填充）	v.resize(5, 2);（size=5，不足则补 2，超出则截断）

关键：vector 扩容策略

vector 扩容时会分配新内存、迁移旧元素、释放旧内存，这个过程耗时较高。不同编译器扩容倍数不同：

VS ：1.5 倍扩容（如 capacity 从 4→6→9→13...）；
G++ ：2 倍扩容（如 capacity 从 4→8→16→32...）。

避坑建议：若已知元素个数，提前用 reserve(n) 扩容，避免边插入边扩容的效率损耗。

示例：

void test_vector2()
{vector<int> v1;//const int n=10000000;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);
}int main()
{//test_vector1();test_vector2();
}

2.4 增删查改：日常开发高频操作

vector 的增删查改接口设计简洁，重点关注 “尾插 / 尾删” 的高效性和 “中间插入 / 删除” 的注意事项。

增删查改接口	接口说明	代码示例	时间复杂度
push_back(val)（重点）	尾插元素 val	v.push_back(5);	O (1)（无扩容时）/ O (n)（需扩容时）
pop_back()（重点）	尾删最后一个元素	v.pop_back();	O (1)（仅修改 size，不释放空间）
insert(pos, val)	在 pos 迭代器前插入 val	v.insert(v.begin()+2, 6);	O (n)（需移动 pos 后元素）
erase(pos)	删除 pos 迭代器指向的元素	v.erase(v.begin()+1);	O (n)（需移动 pos 后元素）

--还要emplace_back等这些，下面演示会有，先了解即可，后面再讲

代码演示：

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);
}//template <class T>
//class vector
//{
//private:
//	T* _a;
//	size_t _size;
//	size_t _capacity;
//};struct AA
{int _a1 = 1;int _a2 = 1;AA(int a1 = 1, int a2 = 1):_a1(a1),_a2(a2){ }
};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;v.push_back(aa1);v.emplace_back(aa1);//推荐这样用//但是这两种交替不行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();
}

三. vector 实战：OJ 算法题中的高频用法

vector 是算法刷题的 “主力容器”，以下 3 道经典 OJ 题，覆盖 vector 的核心使用场景。

3.1 只出现一次的数字

题目链接：

136. 只出现一次的数字 - 力扣（LeetCode）

题目描述：

题目示例：

C++算法代码：

class Solution {
public:int singleNumber(vector<int>& nums) {int ret=0;for(auto a:nums){ret^=a;}return ret;}
};

3.2 杨辉三角

题目链接：

118. 杨辉三角 - 力扣（LeetCode）

题目描述：

题目示例：

C++算法代码：

class Solution {
public:vector<vector<int>> generate(int numRows) {vector<vector<int>> vv;//行vv.resize(numRows,vector<int>());//列for(size_t n=0;n<numRows;n++){vv[n].resize(n+1,1);}for(size_t i=2;i<vv.size();i++)//从第三行开始{for(size_t j=1;j<vv[i].size()-1;j++)//从第二列到倒数第二列{vv[i][j]=vv[i-1][j]+vv[i-1][j-1];}}return vv;}
};