c++ vector用法

C++內置的數組支持容器的機制，但是它不支持容器抽象的語義。要解決此問題我們自己實現(xiàn)這樣的類。在標準C++中，用容器向量（vector）實現(xiàn)。容器向量也是一個類模板。

標準庫vector類型使用需要的頭文件：#include <vector>。vector 是一個類模板。不是一種數據類型，vector<int>是一種數據類型。Vector的存儲空間是連續(xù)的,list不是連續(xù)存儲的。

一、 定義和初始化

vector< typeName > v1;       //默認v1為空，故下面的賦值是錯誤的v1[0]=5;
vector<typeName>v2(v1); 或v2=v1;或vector<typeName> v2(v1.begin(), v1.end());//v2是v1的一個副本，若v1.size（）>v2.size()則賦值后v2.size()被擴充為v1.size()。
vector< typeName > v3(n,i);//v3包含n個值為i的typeName類型元素
vector< typeName > v4(n); //v4含有n個值為0的元素
int a[4]={0,1,2,3,3}; vector<int> v5(a,a+5);//v5的size為5，v5被初始化為a的5個值。后一個指針要指向將被拷貝的末元素的下一位置。
vector<int> v6(v5);//v6是v5的拷貝
vector< 類型 > 標識符（最大容量，初始所有值）；

二、 值初始化

1>     如果沒有指定元素初始化式，標準庫自行提供一個初始化值進行值初始化。
2>     如果保存的式含有構造函數的類類型的元素，標準庫使用該類型的構造函數初始化。
3>     如果保存的式沒有構造函數的類類型的元素，標準庫產生一個帶初始值的對象，使用這個對象進行值初始化。

三、vector對象最重要的幾種操作

1. v.push_back(t)    在容器的最后添加一個值為t的數據，容器的size變大。
                     另外list有push_front()函數，在前端插入，后面的元素下標依次增大。
2. v.size()        返回容器中數據的個數，size返回相應vector類定義的size_type的值。v.resize(2*v.size)或                  
v.resize(2*v.size, 99) 將v的容量翻倍(并把新元素的值初始化為99)
3. v.empty()     判斷vector是否為空
4. v[n]           返回v中位置為n的元素
5. v.insert(pointer,number, content)    向v中pointer指向的位置插入number個content的內容。
                  還有v. insert(pointer, content)，v.insert(pointer,a[2],a[4])將a[2]到a[4]三個元素插入。
6. v.pop_back()    刪除容器的末元素，并不返回該元素。
7.v.erase(pointer1,pointer2) 刪除pointer1到pointer2中間（包括pointer1所指）的元素。
                   vector中刪除一個元素后，此位置以后的元素都需要往前移動一個位置，雖然當前迭代器位置沒有自動加1，
                   但是由于后續(xù)元素的順次前移，也就相當于迭代器的自動指向下一個位置一樣。
8. v1==v2          判斷v1與v2是否相等。
9. ！=、<、<=、>、>=      保持這些操作符慣有含義。
10. vector<typeName>::iterator p=v1.begin( ); p初始值指向v1的第一個元素。*p取所指向元素的值。
                    對于const vector<typeName>只能用vector<typeName>::const_iterator類型的指針訪問。
11.   p=v1.end( ); p指向v1的最后一個元素的下一位置。
12.v.clear()      刪除容器中的所有元素。12.v.clear()      刪除容器中的所有元素。
#include<algorithm>中的泛函算法
搜索算法：find() 、search() 、count() 、find_if() 、search_if() 、count_if()
分類排序：sort() 、merge()
刪除算法：unique() 、remove()
生成和變異：generate() 、fill() 、transformation() 、copy()
關系算法：equal() 、min() 、max()
sort(v1.begin(),vi.begin()+v1.size/2）; 對v1的前半段元素排序
list<char>::iterator pMiddle =find(cList.begin(),cList.end(),'A');找到則返回被查內容第一次出現(xiàn)處指針，否則返回end()。
vector< typeName >::size_type x ; vector< typeName >類型的計數，可用于循環(huán)如同for(int i)
初學C++的程序員可能會認為vector的下標操作可以添加元素，其實不然：
vector<int> ivec;   // empty vector
for (vector<int>::size_type ix = 0; ix != 10; ++ix)
     ivec[ix] = ix; // disaster: ivec has no elements
上述程序試圖在ivec中插入10個新元素，元素值依次為0到9的整數。但是，這里ivec是空的vector對象，而且下標只能用于獲取已存在的元素。
這個循環(huán)的正確寫法應該是：
for (vector<int>::size_type ix = 0; ix != 10; ++ix)
     ivec.push_back(ix); // ok: adds new element with value ix
警告：必須是已存在的元素才能用下標操作符進行索引。通過下標操作進行賦值時，不會添加任何元素。僅能對確知已存在的元素進行下標操作  
  
四、內存管理與效率

      1.使用reserve()函數提前設定容量大小，避免多次容量擴充操作導致效率低下。
        關于STL容器，最令人稱贊的特性之一就是是只要不超過它們的最大大小，它們就可以自動增長到足以容納你放進去的數據。（要知道這個最大值，只要調用名叫max_size的成員函數。）對于vector和string，如果需要更多空間，就以類似realloc的思想來增長大小。vector容器支持隨機訪問，因此為了提高效率，它內部使用動態(tài)數組的方式實現(xiàn)的。在通過 reserve() 來申請?zhí)囟ù笮〉臅r候總是按指數邊界來增大其內部緩沖區(qū)。當進行insert或push_back等增加元素的操作時，如果此時動態(tài)數組的內存不夠用，就要動態(tài)的重新分配當前大小的1.5~2倍的新內存區(qū)，再把原數組的內容復制過去。所以，在一般情況下，其訪問速度同一般數組，只有在重新分配發(fā)生時，其性能才會下降。正如上面的代碼告訴你的那樣。而進行pop_back操作時，capacity并不會因為vector容器里的元素減少而有所下降，還會維持操作之前的大小。對于vector容器來說，如果有大量的數據需要進行push_back，應當使用reserve()函數提前設定其容量大小，否則會出現(xiàn)許多次容量擴充操作，導致效率低下。
      reserve成員函數允許你最小化必須進行的重新分配的次數，因而可以避免真分配的開銷和迭代器/指針/引用失效。但在我解釋reserve為什么可以那么做之前，讓我簡要介紹有時候令人困惑的四個相關成員函數。在標準容器中，只有vector和string提供了所有這些函數。
(1) size()告訴你容器中有多少元素。它沒有告訴你容器為它容納的元素分配了多少內存。
(2) capacity()告訴你容器在它已經分配的內存中可以容納多少元素。那是容器在那塊內存中總共可以容納多少元素，而不是還可以容納多少元素。如果你想知道一個vector或string中有多少沒有被占用的內存，你必須從capacity()中減去size()。如果size和capacity返回同樣的值，容器中就沒有剩余空間了，而下一次插入（通過insert或push_back等）會引發(fā)上面的重新分配步驟。
(3) resize(Container::size_type n)強制把容器改為容納n個元素。調用resize之后，size將會返回n。如果n小于當前大小，容器尾部的元素會被銷毀。如果n大于當前大小，新默認構造的元素會添加到容器尾部。如果n大于當前容量，在元素加入之前會發(fā)生重新分配。
(4) reserve(Container::size_type n)強制容器把它的容量改為至少n，提供的n不小于當前大小。這一般強迫進行一次重新分配，因為容量需要增加。（如果n小于當前容量，vector忽略它，這個調用什么都不做，string可能把它的容量減少為size()和n中大的數，但string的大小沒有改變。在我的經驗中，使用reserve來從一個string中修整多余容量一般不如使用“交換技巧”，那是條款17的主題。）
     這個簡介表示了只要有元素需要插入而且容器的容量不足時就會發(fā)生重新分配（包括它們維護的原始內存分配和回收，對象的拷貝和析構和迭代器、指針和引用的失效）。所以，避免重新分配的關鍵是使用reserve盡快把容器的容量設置為足夠大，最好在容器被構造之后立刻進行。
例如，假定你想建立一個容納1-1000值的vector<int>。沒有使用reserve，你可以像這樣來做：

vector<int> v;
for (int i = 1; i <= 1000; ++i) v.push_back(i);

在大多數STL實現(xiàn)中，這段代碼在循環(huán)過程中將會導致2到10次重新分配。（10這個數沒什么奇怪的。記住vector在重新分配發(fā)生時一般把容量翻倍，而1000約等于210。）
把代碼改為使用reserve，我們得到這個：

vector<int> v;
v.reserve(1000);
for (int i = 1; i <= 1000; ++i) v.push_back(i);

這在循環(huán)中不會發(fā)生重新分配。
在大小和容量之間的關系讓我們可以預言什么時候插入將引起vector或string執(zhí)行重新分配，而且，可以預言什么時候插入會使指向容器中的迭代器、指針和引用失效。例如，給出這段代碼，

string s;
...
if (s.size() < s.capacity()) {
s.push_back('x');
}

push_back的調用不會使指向這個string中的迭代器、指針或引用失效，因為string的容量保證大于它的大小。如果不是執(zhí)行push_back，代碼在string的任意位置進行一個insert，我們仍然可以保證在插入期間沒有發(fā)生重新分配，但是，與伴隨string插入時迭代器失效的一般規(guī)則一致，所有從插入位置到string結尾的迭代器/指針/引用將失效。
回到本條款的主旨，通常有兩情況使用reserve來避免不必要的重新分配。第一個可用的情況是當你確切或者大約知道有多少元素將最后出現(xiàn)在容器中。那樣的話，就像上面的vector代碼，你只是提前reserve適當數量的空間。第二種情況是保留你可能需要的最大的空間，然后，一旦你添加完全部數據，修整掉任何多余的容量。
       2.使用“交換技巧”來修整vector過?？臻g/內存
      有一種方法來把它從曾經最大的容量減少到它現(xiàn)在需要的容量。這樣減少容量的方法常常被稱為“收縮到合適（shrink to fit）”。該方法只需一條語句：vector<int>(ivec).swap(ivec);
表達式vector<int>(ivec)建立一個臨時vector，它是ivec的一份拷貝：vector的拷貝構造函數做了這個工作。但是，vector的拷貝構造函數只分配拷貝的元素需要的內存，所以這個臨時vector沒有多余的容量。然后我們讓臨時vector和ivec交換數據，這時我們完成了，ivec只有臨時變量的修整過的容量，而這個臨時變量則持有了曾經在ivec中的沒用到的過剩容量。在這里（這個語句結尾），臨時vector被銷毀，因此釋放了以前ivec使用的內存，收縮到合適。
     3.用swap方法強行釋放STL Vector所占內存

template < class T> void ClearVector( vector<T>& v )
{
    vector<T>vtTemp;
    vtTemp.swap( v );
}

如

    vector<int> v ;
    nums.push_back(1);
    nums.push_back(3);
    nums.push_back(2);
    nums.push_back(4);
    vector<int>().swap(v);
/* 或者v.swap(vector<int>()); */
/*或者{ std::vector<int> tmp = v;   v.swap(tmp);   }; //加大括號{ }是讓tmp退出{ }時自動析構*/

五、Vector 內存管理成員函數的行為測試

C++ STL的vector使用非常廣泛，但是對其內存的管理模型一直有多種猜測，下面用實例代碼測試來了解其內存管理方式，測試代碼如下：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> iVec;
cout << "容器 大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "容器 容量為: " << iVec.capacity() << endl; //1個元素， 容器容量為1
iVec.push_back(1);
cout << "容器 大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "容器 容量為: " << iVec.capacity() << endl; //2個元素， 容器容量為2
iVec.push_back(2);
cout << "容器 大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "容器 容量為: " << iVec.capacity() << endl; //3個元素， 容器容量為4
iVec.push_back(3);
cout << "容器 大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "容器 容量為: " << iVec.capacity() << endl; //4個元素， 容器容量為4
iVec.push_back(4);
iVec.push_back(5);
cout << "容器 大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "容器 容量為: " << iVec.capacity() << endl; //5個元素， 容器容量為8
iVec.push_back(6);
cout << "容器 大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "容器 容量為: " << iVec.capacity() << endl; //6個元素， 容器容量為8
iVec.push_back(7);
cout << "容器 大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "容器 容量為: " << iVec.capacity() << endl; //7個元素， 容器容量為8
iVec.push_back(8);
cout << "容器 大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "容器 容量為: " << iVec.capacity() << endl; //8個元素， 容器容量為8
iVec.push_back(9);
cout << "容器 大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "容器 容量為: " << iVec.capacity() << endl; //9個元素， 容器容量為16
/* vs2005/8 容量增長不是翻倍的，如 
  9個元素  容量9 
  10個元素 容量13 */
/* 測試effective stl中的特殊的交換 swap() */
cout << "當前vector 的大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "當前vector 的容量為: " << iVec.capacity() << endl;
vector<int>(iVec).swap(iVec);
cout << "臨時的vector<int>對象 的大小為: " << (vector<int>(iVec)).size() << endl;
cout << "臨時的vector<int>對象 的容量為: " << (vector<int>(iVec)).capacity() << endl;
cout << "交換后，當前vector 的大小為: " << iVec.size() << endl;
cout << "交換后，當前vector 的容量為: " << iVec.capacity() << endl;
return 0;
}

六、vector的其他成員函數

c.assign(beg,end)
將[beg; end)區(qū)間中的數據賦值給c。
c.assign(n,elem)
將n個elem的拷貝賦值給c。
c.at(idx)
傳回索引idx所指的數據，如果idx越界，拋出out_of_range。
c.back()
傳回最后一個數據，不檢查這個數據是否存在。
c.front()
傳回地一個數據。
get_allocator
使用構造函數返回一個拷貝。
c.rbegin()
傳回一個逆向隊列的第一個數據。
c.rend()
傳回一個逆向隊列的最后一個數據的下一個位置。
c.~ vector <Elem>()
銷毀所有數據，釋放內存。  

以下是其它網友的補充：

1 、基本操作

(1)頭文件#include<vector>.

(2)創(chuàng)建vector對象，vector<int> vec;

(3)尾部插入數字：vec.push_back(a);

(4)使用下標訪問元素，cout<<vec[0]<<endl;記住下標是從0開始的。

(5)使用迭代器訪問元素.

vector<int>::iterator it;
for(it=vec.begin();it!=vec.end();it++)
  cout<<*it<<endl;

(6)插入元素：    vec.insert(vec.begin()+i,a);在第i+1個元素前面插入a;

(7)刪除元素：    vec.erase(vec.begin()+2);刪除第3個元素

vec.erase(vec.begin()+i,vec.end()+j);刪除區(qū)間[i,j-1];區(qū)間從0開始

(8)向量大小:vec.size();

(9)清空:vec.clear();

2、vector的元素不僅僅可以使int,double,string,還可以是結構體，但是要注意：結構體要定義為全局的，否則會出錯。下面是一段簡短的程序代碼：

#include<stdio.h>
#include<algorithm>
#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

typedef struct rect
{
 int id;
 int length;
 int width;

　　//對于向量元素是結構體的，可在結構體內部定義比較函數，下面按照id,length,width升序排序。
　　bool operator< (const rect &a) const
 {
  if(id!=a.id)
   return id<a.id;
  else
  {
   if(length!=a.length)
    return length<a.length;
   else
    return width<a.width;
  }
 }
}Rect;

int main()
{
 vector<Rect> vec;
 Rect rect;
 rect.id=1;
 rect.length=2;
 rect.width=3;
 vec.push_back(rect);
 vector<Rect>::iterator it=vec.begin();
 cout<<(*it).id<<' '<<(*it).length<<' '<<(*it).width<<endl; 

return 0;

}

3  算法

(1) 使用reverse將元素翻轉：需要頭文件#include<algorithm>

reverse(vec.begin(),vec.end());將元素翻轉(在vector中，如果一個函數中需要兩個迭代器，

一般后一個都不包含.)

(2)使用sort排序：需要頭文件#include<algorithm>，

sort(vec.begin(),vec.end());(默認是按升序排列,即從小到大).

可以通過重寫排序比較函數按照降序比較，如下：

定義排序比較函數：