vector的认识与使用

• 认识vector
• vector的使用
• • Member functions（成员函数）
  • • 构造函数(constructor)
    • 析构函数(destructor)
    • 赋值构造函数(operator=)
  • Iterators（迭代器）
  • • begin
    • end
    • rbegin
    • rend
  • Capacity（容量）
  • • size
    • max_size
    • resize
    • capacity
    • empty
    • reserve
  • Element access（元素访问）
  • • operator[]
    • at
    • front
    • back
  • Modifiers（修饰符）
  • • assign
    • push_back
    • pop_back
    • insert
    • erase
    • swap
    • clear

认识vector

vector：翻译过来是向量，矢量。但是学习过来，给我的感觉类似于顺序表，或者说是数组？？

• std::vector
• template < class T, class Alloc = allocator > class vector; // generic template

class T代表的是一个类型，是成员变量。

allocator代表的是空间配置器。

• vector是一个可以改变大小的代表数组的序列容器。
• 类似于数组，vector使用连续的存储位置存储元素，意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，并且和数组一样高效。但是不同于数组，其大小可以随着存储被容器自动处理而动态改变。
• 本质来将，vector使用动态分配数组来存储它的元素。对于数组而言，当新元素被插入的时候，数组为了增加存储空间需要被重新分配大小。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，vector并不会每次都重新分配大小。
• vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔下进行增长的，以至于在末尾插入一个元素的时候可以提供摊销的恒定时间复杂度。
• 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。
• 与其他动态序列容器相比（deque，list，forward_list），vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其他不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list统一的迭代器和引用更好。

vector的使用

在使用STL的三个境界：能用，明理，能扩展。

在介绍vector的时候，需要结合文档来学习：链接: vector

Member functions（成员函数）

构造函数(constructor)

• std::vector::vector
• 构造vector
• 构造一个vector容器，根据使用的构造函数版本初始化其内容
• default (1)
  explicit vector (const allocator_type& alloc = allocator_type());
  无参构造函数（默认构造）
  构造一个没有任何元素的空的容器

	vector v1; 

• fill (2)
  explicit vector (size_type n, const value_type& val = value_type(),
  const allocator_type& alloc = allocator_type());
  fill构造函数
  构造一个有n个元素的容器，每一个元素都是val的值。

	vector v2(10, 1); 	vector v3(5, 'x'); 	vector v4(6, "hello"); 

• range (3)
  template < class InputIterator >
  vector (InputIterator first, InputIterator last,
  const allocator_type& alloc = allocator_type());
  range构造函数
  构造一个函数，其中包含与范围（first,last）一样长的元素，每一个元素以相同的顺序从该范围内的相应元素构造。

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v5(a, a + 4); 

这种方式可以使用自己的迭代器进行构造：

	vector v1(10, 1); 	vector v2(v1.begin(), v1.end()); 

同时也可以使用其他容器的迭代器：

	string str("hello world"); 	vector v(str.begin(), str.end()); 

【说明】STL中包括容器（存储数据）和算法（对数据进行处理），在算法中有一个sort()函数，头文件为< algorithm >，就是使用迭代器进行排序的。

下面进行升序排序操作：

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v(a, a + 4);  	sort(v.begin(), v.end()); 	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

下面进行降序排序操作:

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v(a, a + 4);  	greater g; 	sort(v.begin(), v.end(), g); 	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

降序操作也可以写成匿名对象的方式：

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v(a, a + 4);  	sort(v.begin(), v.end(), greater()); 	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

其他容器也是允许被排序的，例如string类，数组等等。

• copy (4)
  vector (const vector& x);
  拷贝构造
  构造一个函数，其中包含x中的每一个元素的副本，顺序相同。

	vector v6(10, 2); 	vector v7(v6); 

【注意】了解vector的基本原理之后，可以觉得vector已经可以代替string了，但是这是不可取的。

vector< char > 不能代替string的原因：
首先俩者是存在不同点的，string后面保证会出现’\0’，这是为了像C兼容，而vector是不会自动出现"\0"的，需要手动添加，而手动添加的代价就是难免会忘记。同时，string的接口是要比vector更加丰富的，很多关于string的专业接口函数。例如：vector的比较大小相较于string类的比较大小是没有意义的。

vector是针对所有类型的，同时vector也是可以引用string类的。

	vector v; 

可以向string类型的vector添加字符串：

	string name1("大柏"); 	v.push_back(name1); 

这里可以替换成匿名对象

	v.push_back(string("大柏")); 

也可以直接添加字符串:

	v.push_back("大柏"); 

需要注意的是，这里直接添加字符串是相当于隐式类型转换，将字符串先进行拷贝构造，然后再进行构造，系统会直接优化成直接构造。

析构函数(destructor)

• std::vector::~vector
• ~vector();
• 析构函数
• 销毁容器对象

赋值构造函数(operator=)

• std::vector::operator=
• copy (1)
  vector& operator= (const vector& x);
• 分配内容

	vector v1(10, 5); 	vector v2; 	v2 = v1; 

Iterators（迭代器）

begin

• std::vector::begin
• iterator begin();
• const_iterator begin() const;
• 返回指向开始的迭代器

end

• std::vector::end
• iterator end();
• const_iterator end() const;
• 返回指向结尾的迭代器

【注意】迭代器无const可以进行读写，而有const只能进行度。

	vector v(10, 5); 	vector::iterator it = v.begin(); 	while (it != v.end()) 	{ 		cout << *it << " "; 		++it; 	} 	cout << endl; 

rbegin

• std::vector::rend
• reverse_iterator rend();
• const_reverse_iterator rend() const;
• 返回指向反向结尾（开头）的反向迭代器

rend

• std::vector::rend
• reverse_iterator rend();
• const_reverse_iterator rend() const;
• 返回指向反向开头（结尾）的反向迭代器。

使用反向迭代器也可以进行排降序：

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v(a, a + 4);  	sort(v.rbegin(), v.rend()); 	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

Capacity（容量）

size

• std::vector::size
• size_type size() const;
• 返回大小

	vector v(10, 5); 	cout << v.size() << endl; 

max_size

• std::vector::max_size
• size_type max_size() const;
• 返回最大存储

【注意】不同的平台，最大的存储值不同

	vector v(10, 5); 	cout << v.max_size() << endl; 

resize

• std::vector::resize
• void resize (size_type n, value_type val = value_type());
• 改变大小

	vector v(10, 5); 	v.resize(20, 1); 	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

capacity

• std::vector::capacity
• size_type capacity() const;
• 返回分配存储容量的大小

下面是一段测试默认扩容机制

// 测试vector的默认扩容机制 void TestVectorExpand() {  	size_t sz;  	vector 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';  	     }  	 } } 

使用这段代码分别在vs环境下和gcc环境下测试会发现，vs下capacity是以1.5倍增长的，而gcc环境下capacity是以2倍增长的。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。

empty

• std::vector::empty
• bool empty() const;
• 测试容器是否为空

	vector v1(10, 5); 	vector v2; 	cout << v1.empty() << endl; 	cout << v2.empty() << endl; 

reserve

• std::vector::reserve
• void reserve (size_type n);
• 请求改变容量

	vector v(10, 5); 	v.reserve(30); 	cout << v.capacity() << endl; 

【注意】
1.使用reserve时是不允许使用下标[ ]的，这是因为下标[ ]在使用时需要调用size，而reserve不会改变size。
2.使用reserve需要添加数据时，可以使用push_back；使用resize添加数据时，可以使用下标+[ ]。这是因为reserve只能开辟空间，并不能改变size大小；而resize不仅可以开辟空间，同时也会改变size

Element access（元素访问）

operator[]

• std::vector::operator[]
• reference operator[] (size_type n);
• const_reference operator[] (size_type n) const;
• 访问元素

	vector v(10, 5); 	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		v[i] = i; 	} 

at

• std::vector::at
• reference at (size_type n);
• const_reference at (size_type n) const;
• 访问元素

	vector v(10, 5); 	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		v.at(i) = i; 	} 

【注意】使用下标+[ ]与at基本没有差别，唯一的差距是，使用下表+[] 报错时会断言，而使用at报错时会抛异常。

front

• std::vector::front
• reference front();
• const_reference front() const;
• 访问第一个元素

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v(a, a + 4); 	cout << v.front() << endl; 

back

• std::vector::back
• reference back();
• const_reference back() const;
• 访问最后一个元素

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v(a, a + 4); 	cout << v.back() << endl; 

Modifiers（修饰符）

assign

• std::vector::assign
• range (1)
  template < class InputIterator>
  void assign (InputIterator first, InputIterator last);
• fill (2)
  void assign (size_type n, const value_type& val);
• 分配元素内容

	vector v(10, 5); 	v.assign(20, 1);  	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

push_back

• std::vector::push_back
• void push_back (const value_type& val);
• 在后面添加元素

	vector v(10, 5); 	v.push_back(1);  	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

pop_back

• std::vector::pop_back
• void pop_back();
• 删除最后一个元素

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v(a, a + 4); 	v.pop_back();  	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

insert

• std::vector::insert
• single element (1)
  iterator insert (iterator position, const value_type& val);
• fill (2)
  void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);
• range (3)
  template < class InputIterator >
  void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);
• 插入元素

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v(a, a + 4); 	v.insert(v.begin() + 2, 15);  	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

erase

• std::vector::erase
• iterator erase (iterator position);
• iterator erase (iterator first, iterator last);
• 删除元素

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v(a, a + 4); 	v.erase(v.begin() + 1);  	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) 	{ 		cout << v[i] << " "; 	} 	cout << endl; 

swap

• std::vector::swap
• void swap (vector& x);
• 交换内容

	int a[4] = { 4,27,22,20 }; 	vector v1(a, a + 4); 	vector v2(10, 5); 	v1.swap(v2); 

clear

• std::vector::clear
• void clear();
• 清理内容

	vector v2(10, 5); 	v2.clear();