vector——C++

為你關月亮發表於2020-10-22
C++

vector

vector的定義

  • vector()
    • 無參建構函式，構造一個空的vector
  • vector（size_type num, const value_type& val = value_type())
    • 構造一個初始放入num個值為val的元素的Vector
  • vector(const vector& from)
    • 拷貝建構函式
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
	//建構函式
	vector<int> v1;
	//構造5個容器並初始化為0
	vector<int> v2(5, 0);
	//拷貝建構函式
	vector<int> v3(v2);
	return 0;
}

vector的遍歷

  • operator[ ]
    • 返回pos位置的字元
  • iterator begin()+ iterator end()
    • begin返回一個指向當前vector起始元素的迭代器
    • end返回一個指向當前vector末尾元素的下一位置的迭代器；如果你要訪問末尾元素，需要先將此迭代器自減1
  • reverse_rbegin() + reverse_rend()
    • rbegin返回指向當前vector末尾的逆迭代器(實際指向末尾的下一位置，而其內容為末尾元素的值)
    • rend返回指向當前vector起始位置的逆迭代器
  • 範圍for
    • C++11支援更簡潔的範圍for的新遍歷方式
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
	//建構函式
	vector<int> v1;
	
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);

	//1.operator[]+size()
	for (size_t i = 0; i < v1.size(); ++i)
	{
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	//2.迭代器
	//begin+end
	vector<int>::iterator it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	//rbegin+rend
	vector<int>::reverse_iterator rit = v1.rbegin();
	while (rit != v1.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;

	//3.範圍for——本質是由編譯器替換成迭代器方式遍歷支援的
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

vector的容量

  • size_type size() const
    • 返回當前vector所容納元素的數目
  • size_type capacity() const
    • 返回當前vector在重新進行記憶體分配以前所能容納的元素數量
  • bool empty()
    • 如果當前vector沒有容納任何元素，則empty()函式返回true，否則返回false
  • void resize(size_type size, value_type val = value_type())
    • 改變當前vector的大小為size,且對新建立的元素賦值val
    • 如果size小於當前容器的大小，則將內容減少到其前size個元素，並刪除超出範圍的元素（並銷燬它們）
    • 如果size大於當前容器的大小，則通過在末尾插入所需數量的元素來擴充套件內容，以達到size。如果指定了val，則將新元素初始化為val
    • 如果size也大於當前容器容量，將自動重新分配已分配的儲存空間
  • reserve
    • 為當前vector預留至少共容納size個元素的空間
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
	//建構函式
	vector<int> v1;
	
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);

	//size()
	cout << v1.size() << endl;

	//capacity()
	cout << v1.capacity() << endl;

	//empty()
	cout << v1.empty() << endl;

	//resize()
	v1.resize(8, 0);
	cout << v1.size() << endl;

	//reserve()
	v1.reserve(10);
	cout << v1.capacity() << endl;

	return 0;
}

vector的增刪查改

  • void push_back(const value_type& val)
    • 新增值為val的元素到當前vector末尾
  • void pop_back()
    • 刪除當前vector最末的一個元素
  • iterator insert(iterator position, const value_type& val)
    • 在指定位置position前插入值為val的元素,返回指向這個元素的迭代器
  • iterator erase(iterator position)
    • 刪除指定位置position的元素，返回刪除元素的下一位置的迭代器
  • void swap(vector& x)
    • 交換當前vector與vector x的元素
  • find
  • 查詢(這個是演算法模組實現，不是vector的成員介面),返回一個迭代器
  • sort
    • 升序排序，底層用快排實現
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;

int main()
{
	//建構函式
	vector<int> v1;
	
	//push_back(val)
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);

	//pop_back()
	v1.pop_back();

	//insert(pos,val)
	v1.insert(v1.begin(), 0);
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//erase(pos)
	v1.erase(v1.begin());
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//刪掉4
	//find
	vector<int>::iterator pos = find(v1.begin(), v1.end(), 2);
	if (pos != v1.end())
	{
		v1.erase(pos);
	}
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//sort
	vector<int> v2;
	v2.push_back(10);
	v2.push_back(40);
	v2.push_back(30);
	v2.push_back(20);
	sort(v2.begin(), v2.end());
	for (auto e : v2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//swap
	vector<int> v3;
	v3.push_back(1);
	v3.push_back(2);
	v3.push_back(3);
	v3.push_back(4);
	v3.swap(v2);
	for (auto e : v3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

vector的模擬實現

#pragma once
#include<cstring>
#include<cassert>
#include<iostream>
using namespace std;

namespace bin {
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;

		//建構函式
		vector()
			:_start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			,end_of_storage(nullptr)
		{}

		//拷貝構造
		//vector(const vector<T>& v)
		//{
		//	//深拷貝
		//	//開空間
		//	_start = new T[v.size()];
		//	_finish = _start + v.size();
		//	end_of_storage = _start + v.capacity();
		//	//拷貝資料
		//	memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size());
		//}
		vector(const vector<T>& v)
			:_start(nullptr)
			,_finish(nullptr)
			,end_of_storage(nullptr)
		{
			reserve(v.capacity());
			for (auto& e : v)
			{
				push_back(e);
			}
		}

		//賦值運算子過載
		vector<T>& operator=(vector<T> v)
		{
			this->swap(v);
			return *this;
		}

		//swap()
		void swap(vector<T>& v)
		{
			::swap(_start, v._start);
			::swap(_finish, v._finish);
			::swap(end_of_storage, v.end_of_storage);
		}

		//解構函式
		~vector()
		{
			delete[] _start;
			_start = _finish = end_of_storage = nullptr;
		}

		//operator[]運算子過載
		T& operator[](size_t i)
		{
			assert(i < size());
			return _start[i];
		}

		//begin()返回一個指向當前vector起始元素的迭代器
		iterator begin()
		{
			return _start;
		}
		const_iterator begin() const
		{
			return _start;
		}

		//end()返回一個指向當前vector末尾元素的下一位置的迭代器
		iterator end()
		{
			return _finish;
		}
		const_iterator end() const
		{
			return _finish;
		}

		//reserve()為當前vector預留至少共容納n個元素的空間
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				size_t sz = size();
				//開闢新空間
				T* tmp = new T[n];
				if (_start)
				{
					//拷貝資料
					memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);
					//釋放舊空間
					delete[] _start;
				}
				//指向新空間 
				_start = tmp;
				//重新計算_finish和end_of_storage
				_finish = tmp + sz;
				end_of_storage = _start + n;
			}
		}

		//resize()改變當前vector的大小為size,且對新建立的元素賦值val
		void resize(size_t n, const T& val = T())
		{
			//n小於當前容器的大小size()，則將內容減少到其前n個元素
			if (n < size())
			{
				_finish = _start + n;
			}
			else
			{
				if (n > capacity())
				{
					//如果n大於當前容器容量，將重新分配儲存空間
					reserve(n);
				}
				//n大於當前容器的大小,在末尾插入元素來達到n
				//如果指定了val，則將新元素初始化為val
				while (_finish != _start + n)
				{
					*_finish = val;
					++_finish;
				}
			}
		}

		//push_back()新增值為x的元素到當前vector末尾
		void push_back(const T& x)
		{
			/*if (_finish == end_of_storage)
			{
				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 2 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);
			}
			*_finish = x;
			++_finish;*/

			insert(end(), x);
		}

		//pop_back()刪除當前vector最末的一個元素
		void pop_back()
		{
			/*assert(_start < _finish);
			--_finish;*/

			erase(end() - 1);
		}

		//insert()插入
		void insert(iterator pos, const T& x)
		{
			assert(pos <= _finish);
			if (_finish == end_of_storage)
			{
				//內部迭代器失效，則先計算出來pos到_start的距離
				size_t n = pos - _start;
				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 2 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);
				//增容後pos迭代器失效，在新申請的空間中重新計算pos的位置
				pos = _start + n;
			}
			//pos之後的元素往後移
			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				--end;
			}
			//將x插入pos位置
			*pos = x;
			//當前vector的大小加1
			++_finish;
		}

		//erase()刪除
		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos < _finish);
			iterator it = pos;
			while (it < _finish)
			{
				*it = *(it + 1);
				++it;
			}
			--_finish;
			//返回刪除之後的下一個位置
			return pos;
		}

		//size()返回當前vector所容納元素的數目 
		size_t size() const
		{
			return _finish - _start;
		}

		//capacity()返回當前vector在重新進行記憶體分配以前所能容納的元素數量
		size_t capacity() const
		{
			return end_of_storage - _start;
		}

	private:
		iterator _start;
		iterator _finish;
		iterator end_of_storage;
	};
}

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