当前位置：首页 > news >正文

《C++ STL:vector类（上）》：详解基础使用核心接口及经典算法题

news 2025/10/4 5:50:44

🔥个人主页：Cx330🌸

❄️个人专栏：《C语言》《LeetCode刷题集》《数据结构-初阶》《C++知识分享》《优选算法指南-必刷经典100题》

🌟心向往之行必能至

🎬博主简介：

前言：

在vector类学习之前，大家可以回顾下string类的实现，可以发现我们string类的接口有很多，而vector类的接口比string少了很多，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

前言：

一、vector容器

1.1vector的介绍

1.2对vector的理解

1.3vector的定义

二、vector的使用（结合文档）

2.1无输入输出流——自己实现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

三、vector实践：两道算法题

3.1 只出现一次的数字

代码实现

3.2 杨辉三角

C版本：

C++版本的vector——轻松搞定

算法代码实现

本文代码完整展示

Test.c：

结尾

一、vector容器

1.1vector的介绍

cplusplus中vector类介绍

1.2对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

1.3vector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

二、vector的使用（结合文档）

2.1无输入输出流——自己实现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;
}

也可以范围for来实现

	//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

	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

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;
}

调用前面已经封装好的Print函数，构造、输出

void test_vector1()
{vector<int> v1;vector<int> v2(10, 1);vector<int> v3(v2);vector<int> v4(v3.begin(), v3.end());string s1("xxxxxxxx");vector<int> v5(s1.begin(), s1.end());vector<int> v6 = { 1,2,3,4,5 };Print(v2);Print(v5);Print(v6);auto il = { 1,2,3,4 };for (auto e : il){cout << e << " ";}cout << endl;
}

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

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

void test_vector2()
{//vector<int> v1;//v1.reserve(100);//size_t old = v1.capacity();//cout << v1.capacity() << endl;//for (size_t i = 0; i < 100; i++)//{//	v1.push_back(i);//	if (old != v1.capacity())//	{//		cout << v1.capacity() << endl;//		old = v1.capacity();//	}//}vector<int> v1;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);
}

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

2.4.2 insert && erase实践

void test_vector3()
{vector<int> v1 = { 1,2,3 };v1.push_back(4);Print(v1);//头插v1.insert(v1.begin(), 0);Print(v1);v1.insert(v1.begin() + 3, 0);Print(v1);//头删v1.erase(v1.begin());Print(v1);v1.erase(v1.begin() + 3);Print(v1);}

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

2.6.3 实践

void test_vector4()
{AA aa1 = { 0,0 };vector<AA> v1 = { aa1,{1,1},{2,2},{3,3} };auto it = v1.begin();while (it != v1.end()){cout << it->_a1 << ' ' << it->_a2 << endl;++it;}cout << endl;v1.push_back(aa1);v1.emplace_back(aa1);//差异v1.push_back({ 1, 1 });//既可以传AA对象，又可以传构造AA对象的参数v1.emplace_back(2, 2);//只能传AA对象it = v1.begin();while (it != v1.end()){cout << it->_a1 << ' ' << it->_a2 << endl;++it;}cout << endl;
}

三、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：

题目示例：

代码实现

代码演示如下

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

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