【黑马程序员 C++教程从0到1入门编程】【笔记9】 STL标准模板库（Standard Template Library）STL介绍，STL常用容器——string容器、vector容器

参考文章：https://www.bilibili.com/video/BV1et411b73Z?p=185

C++ STL（Standard Template Library）是C++标准库的一部分，它提供了一组通用的模板类和函数，用于实现常见的数据结构和算法，如向量、链表、堆、栈、队列、集合、映射、排序、查找等。STL的设计目标是提供高效、可重用、可扩展的代码，使得程序员能够更加专注于解决问题本身，而不是数据结构和算法的实现细节。STL的使用可以大大提高程序的开发效率和代码的可维护性。

2 STL初识

2.1 STL的诞生

• 长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西

• C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升

• 大多情况下，数据结构和算法都未能有一套标准,导致被迫从事大量重复工作

• 为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了STL

2.2 STL基本概念

• STL(Standard Template Library,标准模板库)
• STL 从广义上分为: 容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)
• 容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接。
• STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数

2.3 STL六大组件（容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器）

STL大体分为六大组件，分别是:容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器

1. 容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据。
2. 算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
3. 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂。
4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。
5. 适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西。
6. 空间配置器：负责空间的配置与管理。

2.4 STL中容器（序列式容器、关联式容器）、算法（质变算法、非质变算法）、迭代器

容器：置物之所也

STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来

常用的数据结构：数组, 链表,树, 栈, 队列, 集合, 映射表 等

这些容器分为序列式容器和关联式容器两种:

​ 序列式容器:强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置。
​ 关联式容器:二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系

算法：问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)

算法分为：质变算法和非质变算法。

质变算法：是指运算过程中会更改区间内的元素的内容。例如拷贝，替换，删除等等

非质变算法：是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

迭代器：容器和算法之间粘合剂（常用：双向迭代器、随机访问迭代器）

提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式。

每个容器都有自己专属的迭代器

迭代器使用非常类似于指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针

迭代器种类：

种类	功能	支持运算
输入迭代器	对数据的只读访问	只读，支持++、==、!=
输出迭代器	对数据的只写访问	只写，支持++
前向迭代器	读写操作，并能向前推进迭代器	读写，支持++、==、!=
双向迭代器	读写操作，并能向前和向后操作	读写，支持++、–，
随机访问迭代器	读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据，功能最强的迭代器	读写，支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>=

常用的容器中迭代器种类为双向迭代器，和随机访问迭代器

2.5 容器、算法、迭代器初识

了解STL中容器、算法、迭代器概念之后，我们利用代码感受STL的魅力

STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器

2.5.1 vector存放内置数据类型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

示例：四种遍历容器方式

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

void MyPrint(int val)
{
    
    
    cout << val << endl;
}

void test01()
{
    
    

    // 创建vector容器对象，并且通过模板参数指定容器中存放的数据的类型
    vector<int> v;
    // 向容器中放数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);

    // 每一个容器都有自己的迭代器，迭代器是用来遍历容器中的元素
    // v.begin()返回迭代器，这个迭代器指向容器中第一个数据
    // v.end()返回迭代器，这个迭代器指向容器元素的最后一个元素的下一个位置
    // vector<int>::iterator 拿到vector<int>这种容器的迭代器类型

    vector<int>::iterator pBegin = v.begin();
    vector<int>::iterator pEnd = v.end();

    // 第一种遍历方式：
    while (pBegin != pEnd)
    {
    
    
        cout << *pBegin << endl;
        pBegin++;
    }

    cout << "---------------------------" << endl;

    // 第二种遍历方式：
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
    
    
        cout << *it << endl;
    }
    cout << endl;

    cout << "---------------------------" << endl;

    // 第三种遍历方式：
    // 使用STL提供标准遍历算法  头文件 algorithm
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);

    cout << "---------------------------" << endl;

    // 第四种遍历方式：
    // 使用 auto
    for (auto i : v)
    {
    
    
        MyPrint(i);
    }

    cout << "---------------------------" << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

2.5.2 Vector存放自定义数据类型

学习目标：vector中存放自定义数据类型，并打印输出

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// 自定义数据类型
class Person
{
    
    
public:
    Person(string name, int age)
    {
    
    
        mName = name;
        mAge = age;
    }

public:
    string mName;
    int mAge;
};
// 存放对象
void test01()
{
    
    

    vector<Person> v;

    // 创建数据
    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);
    Person p4("ddd", 40);
    Person p5("eee", 50);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);

    // for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    // {
    
    
    //     cout << "Name:" << (*it).mName << " Age:" << (*it).mAge << endl;
    // }

    for (auto i : v)
    {
    
    
        cout << "Name:" << i.mName << " Age:" << i.mAge << endl;
    }
    cout << "-----------------------" << endl;
}

// 放对象指针
void test02()
{
    
    

    vector<Person *> v;

    // 创建数据
    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);
    Person p4("ddd", 40);
    Person p5("eee", 50);

    v.push_back(&p1);
    v.push_back(&p2);
    v.push_back(&p3);
    v.push_back(&p4);
    v.push_back(&p5);

    // for (vector<Person *>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    // {
    
    
    //     Person *p = (*it);
    //     cout << "Name:" << p->mName << " Age:" << (*it)->mAge << endl;
    // }

    for (auto i : v)
    {
    
    
        cout << "Name:" << i->mName << " Age:" << i->mAge << endl;
    }
    cout << "-----------------------" << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    test02();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

2.5.3 Vector容器嵌套容器（多维度）

学习目标：容器中嵌套容器，我们将所有数据进行遍历输出

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

// 容器嵌套容器
void test01()
{
    
    

    vector<vector<int>> v;

    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    vector<int> v3;
    vector<int> v4;

    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
    
    
        v1.push_back(i + 1);
        v2.push_back(i + 2);
        v3.push_back(i + 3);
        v4.push_back(i + 4);
    }

    // 将容器元素插入到vector v中
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);

    // for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    // {
    
    

    //     for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++)
    //     {
    
    
    //         cout << *vit << " ";
    //     }
    //     cout << endl;
    // }

    for (auto i : v)
    {
    
    
        for (auto j : i)
        {
    
    
            cout << j << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

3 STL- 常用容器

3.1 string容器

3.1.1 string基本概念

本质：

• string是C++风格的字符串，而string本质上是一个类

string和char * 区别：

• char * 是一个指针
• string是一个类，类内部封装了char*，管理这个字符串，是一个char*型的容器。

特点：

string 类内部封装了很多成员方法

例如：查找find，拷贝copy，删除delete 替换replace，插入insert

string管理char*所分配的内存，不用担心复制越界和取值越界等，由类内部进行负责

3.1.2 string构造函数

构造函数原型：

• string(); //创建一个空的字符串 例如: string str;
  string(const char* s); //使用字符串s初始化
• string(const string& str); //使用一个string对象初始化另一个string对象
• string(int n, char c); //使用n个字符c初始化

示例：

    #include <vector>
    #include <algorithm>
    #include <iostream>

    using namespace std;

    // string构造
    void test01()
    {
    
    
        string s1; // 创建空字符串，调用无参构造函数
        cout << "str1 = " << s1 << endl;

        const char *str = "hello world";
        string s2(str); // 把c_string转换成了string

        cout << "str2 = " << s2 << endl;

        string s3(s2); // 调用拷贝构造函数
        cout << "str3 = " << s3 << endl;

        string s4(10, 'a');
        cout << "str4 = " << s4 << endl;
    }

    int main()
    {
    
    

        test01();

        std::cout << "Press ENTER to continue...";
        std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
        return EXIT_SUCCESS;
    }

运行结果：

总结：string的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

3.1.3 string赋值操作（assign()）

功能描述：

• 给string字符串进行赋值

赋值的函数原型：

• string& operator=(const char* s); //char*类型字符串 赋值给当前的字符串
• string& operator=(const string &s); //把字符串s赋给当前的字符串
• string& operator=(char c); //字符赋值给当前的字符串
• string& assign(const char *s); //把字符串s赋给当前的字符串
• string& assign(const char *s, int n); //把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串
• string& assign(const string &s); //把字符串s赋给当前字符串
• string& assign(int n, char c); //用n个字符c赋给当前字符串

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

// 赋值
void test01()
{
    
    
    string str1;
    str1 = "hello world";
    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    string str2;
    str2 = str1;
    cout << "str2 = " << str2 << endl;

    string str3;
    str3 = 'a';
    cout << "str3 = " << str3 << endl;

    string str4;
    str4.assign("hello c++");
    cout << "str4 = " << str4 << endl;

    string str5;
    str5.assign("hello c++", 5);
    cout << "str5 = " << str5 << endl;

    string str6;
    str6.assign(str5);
    cout << "str6 = " << str6 << endl;

    string str7;
    str7.assign(5, 'x');
    cout << "str7 = " << str7 << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

总结：

​ string的赋值方式很多，operator= 这种方式是比较实用的

3.1.4 string字符串拼接（append()）

功能描述：

• 实现在字符串末尾拼接字符串

函数原型：

• string& operator+=(const char* str); //重载+=操作符
• string& operator+=(const char c); //重载+=操作符
• string& operator+=(const string& str); //重载+=操作符
• string& append(const char *s); //把字符串s连接到当前字符串结尾
• string& append(const char *s, int n); //把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾
• string& append(const string &s); //同operator+=(const string& str)
• string& append(const string &s, int pos, int n);//字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

// 字符串拼接
void test01()
{
    
    
    string str1 = "我";

    str1 += "爱玩游戏";

    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    str1 += ':';

    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    string str2 = "LOL DNF";

    str1 += str2;

    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    string str3 = "I";
    str3.append(" love ");
    str3.append("game abcde", 4);
    // str3.append(str2);
    str3.append(str2, 4, 3); // 从下标4位置开始 ，截取3个字符，拼接到字符串末尾
    cout << "str3 = " << str3 << endl;
}
int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

总结：字符串拼接的重载版本很多，初学阶段记住几种即可

3.1.5 string查找和替换（find()、rfind()、replace()）（rfind中的r是reverse的意思，反向）

功能描述：

• 查找：查找指定字符串是否存在
• 替换：在指定的位置替换字符串

函数原型：

• int find(const string& str, int pos = 0) const; //查找str第一次出现位置,从pos开始查找
• int find(const char* s, int pos = 0) const; //查找s第一次出现位置,从pos开始查找
• int find(const char* s, int pos, int n) const; //从pos位置查找s的前n个字符第一次位置
• int find(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c第一次出现位置
• int rfind(const string& str, int pos = npos) const; //查找str最后一次位置,从pos开始查找
• int rfind(const char* s, int pos = npos) const; //查找s最后一次出现位置,从pos开始查找
• int rfind(const char* s, int pos, int n) const; //从pos查找s的前n个字符最后一次位置
• int rfind(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c最后一次出现位置
• string& replace(int pos, int n, const string& str); //替换从pos开始n个字符为字符串str
• string& replace(int pos, int n,const char* s); //替换从pos开始的n个字符为字符串s

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

// 查找和替换
void test01()
{
    
    
    // 查找
    string str1 = "abcdefgde";

    int pos = str1.find("de");

    if (pos == -1)
    {
    
    
        cout << "未找到" << endl;
    }
    else
    {
    
    
        cout << "pos = " << pos << endl;
    }

    pos = str1.rfind("de");

    cout << "pos = " << pos << endl;
}

void test02()
{
    
    
    // 替换
    string str1 = "abcdefgde";
    str1.replace(1, 1, "1111");

    cout << "str1 = " << str1 << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();
    test02();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

总结：

• find查找是从左往后，rfind从右往左
• find找到字符串后返回查找的第一个字符位置，找不到返回-1
• replace在替换时，要指定从哪个位置起，多少个字符，替换成什么样的字符串

3.1.6 string字符串比较（compare()）

功能描述：

• 字符串之间的比较

比较方式：

• 字符串比较是按字符的ASCII码进行对比

= 返回   0

> 返回   1 

< 返回  -1

函数原型：

• int compare(const string &s) const; //与字符串s比较
• int compare(const char *s) const; //与字符串s比较

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

// 字符串比较
void test01()
{
    
    

    string s1 = "hello";
    string s2 = "aello";

    int ret = s1.compare(s2);

    if (ret == 0)
    {
    
    
        cout << "s1 等于 s2" << endl;
    }
    else if (ret > 0)
    {
    
    
        cout << "s1 大于 s2" << endl;
    }
    else
    {
    
    
        cout << "s1 小于 s2" << endl;
    }
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

总结：字符串对比主要是用于比较两个字符串是否相等，判断谁大谁小的意义并不是很大

3.1.7 string字符存取（字符读取或修改）（at()）

string中单个字符存取方式有两种

• char& operator[](int n); //通过[]方式取字符
• char& at(int n); //通过at方法获取字符

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

void test01()
{
    
    
    string str = "hello world";

    for (int i = 0; i < str.size(); i++)
    {
    
    
        cout << str[i];
    }
    cout << endl;

    for (int i = 0; i < str.size(); i++)
    {
    
    
        cout << str.at(i);
    }
    cout << endl;

    // 字符修改
    str[0] = 'x';
    str.at(1) = 'x';
    cout << str << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

总结：string字符串中单个字符存取有两种方式，利用 [ ] 或 at

3.1.8 string插入和删除（insert()、erase()）

字符串插入相当于replace函数第二个参数为0，即凭空替换

功能描述：

• 对string字符串进行插入和删除字符操作

函数原型：

• string& insert(int pos, const char* s); //插入字符串
• string& insert(int pos, const string& str); //插入字符串
• string& insert(int pos, int n, char c); //在指定位置插入n个字符c
• string& erase(int pos, int n = npos); //删除从Pos开始的n个字符

关于string& erase(int pos, int n = npos);中的npos

npos是C++标准库中string类的静态成员变量，表示一个无穷大的值，通常用于表示字符串的末尾位置。在string& erase(int pos, int n = npos)函数中，如果不指定n的值，则默认删除从pos位置到字符串末尾的所有字符。因此，npos在这里的作用是表示字符串末尾的位置，以便于指定删除的范围。

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

// 字符串插入和删除
void test01()
{
    
    
    string str = "hello";
    str.insert(1, "111");   //相当于str.replace(1, 0, "111");
    // str.replace(1, 0, "111");
    cout << str << endl;

    str.erase(1, 3); // 从1号位置开始3个字符
    cout << str << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

总结：插入和删除的起始下标都是从0开始

3.1.9 string子串（substr()）

功能描述：

• 从字符串中获取想要的子串

函数原型：

• string substr(int pos = 0, int n = npos) const; //返回由pos开始的n个字符组成的字符串

注意：substr参数是个左开右闭区间，即[pos, npos)

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

// 子串
void test01()
{
    
    

    string str = "abcdefg";
    string subStr = str.substr(1, 3);
    cout << "subStr = " << subStr << endl;

    string email = "[email protected]";
    int pos = email.find("@");
    cout << "pos = " << pos << endl;
    string username = email.substr(0, pos);
    cout << "username: " << username << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

运行结果：

总结：灵活的运用求子串功能，可以在实际开发中获取有效的信息

3.2 vector容器

3.2.1 vector基本概念

功能：

• vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

vector与普通数组区别：

• 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展原理：并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间

• vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

3.2.2 vector构造函数

功能描述：

• 创建vector容器

函数原型：

• vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
• vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
• vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。（创建一个包含n个elem元素的数组）
• vector(const vector &vec); //拷贝构造函数。

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

void printVector(vector<int> &v)
{
    
    

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

void test01()
{
    
    
    vector<int> v1; // 无参构造
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
    
    
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v2);

    vector<int> v3(10, 100); // 创建10个值为100的元素的数组
    printVector(v3);

    vector<int> v4(v3);
    printVector(v4);
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

参考文章：

总结： vector的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

3.2.3 vector赋值操作（assign）

功能描述：

• 给vector容器进行赋值

函数原型：

• vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符

• assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

• assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

void printVector(vector<int> &v)
{
    
    

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

// 赋值操作
void test01()
{
    
    
    vector<int> v1; // 无参构造
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
    
    
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int> v2;
    v2 = v1;
    printVector(v2);

    vector<int> v3;
    v3.assign(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v3);

    vector<int> v4;
    v4.assign(10, 100); // 赋予数组10个值为100的元素
    printVector(v4);
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

总结： vector赋值方式比较简单，使用operator=，或者assign都可以

3.2.4 vector容量和大小（empty()、capacity()、size()、resize()（改变size而不是capacity））

功能描述：

• 对vector容器的容量和大小操作

函数原型：

• empty(); //判断容器是否为空

• capacity(); //容器的容量

• size(); //返回容器中元素的个数

• resize(int num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

  ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

• resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

  ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

void printVector(vector<int> &v)
{
    
    

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

    if (v.empty())
    {
    
    
        cout << "v为空" << endl;
    }
    else
    {
    
    
        cout << "v不为空" << endl;
        cout << "v的容量 = " << v.capacity() << endl;
        cout << "v的大小 = " << v.size() << endl;
    }
}

void test01()
{
    
    
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
    
    
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    cout << "------------------------" << endl;

    // resize 重新指定大小 ，若指定的更大，默认用0填充新位置，可以利用重载版本替换默认填充
    v1.resize(15, 10); // 以元素10填充
    printVector(v1);

    cout << "------------------------" << endl;

    // resize 重新指定大小 ，若指定的更小，超出部分元素被删除
    v1.resize(5);
    printVector(v1);

    cout << "------------------------" << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

总结：

• 判断是否为空 — empty
• 返回元素个数 — size
• 返回容器容量 — capacity
• 重新指定大小 — resize

3.2.5 vector插入和删除（push_back()、pop_back()、insert()、erase()、clear()）

功能描述：

• 对vector容器进行插入、删除操作

函数原型：

• push_back(ele); //尾部插入元素ele
• pop_back(); //删除最后一个元素
• insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele（插入到当前下标元素之前）
• insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele
• erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
• erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
• clear(); //删除容器中所有元素

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

void printVector(vector<int> &v)
{
    
    

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

// 插入和删除
void test01()
{
    
    
    vector<int> v1;
    // 尾插
    v1.push_back(10);
    v1.push_back(20);
    v1.push_back(30);
    v1.push_back(40);
    v1.push_back(50);
    printVector(v1);
    // 尾删
    v1.pop_back();
    printVector(v1);
    // 插入
    v1.insert(v1.begin(), 100);
    printVector(v1);

    v1.insert(v1.begin(), 2, 1000); // 插入两个1000
    printVector(v1);

    // 删除
    v1.erase(v1.begin());
    printVector(v1);

    // 清空
    v1.erase(v1.begin(), v1.end());
    v1.clear();
    printVector(v1);
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

总结：

• 尾插 — push_back
• 尾删 — pop_back
• 插入 — insert (位置迭代器)
• 删除 — erase （位置迭代器）
• 清空 — clear

3.2.6 vector数据存取（读取与修改）（at()、front()、back()）

功能描述：

• 对vector中的数据的存取操作

函数原型：

• at(int idx); //返回索引idx所指的数据
• operator[]; //返回索引idx所指的数据
• front(); //返回容器中第一个数据元素
• back(); //返回容器中最后一个数据元素

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

void test01()
{
    
    
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
    
    
        v1.push_back(i);
    }

    for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
    {
    
    
        cout << v1[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
    {
    
    
        cout << v1.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;

    cout << "v1的第一个元素为： " << v1.front() << endl;
    cout << "v1的最后一个元素为： " << v1.back() << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

总结：

• 除了用迭代器获取vector容器中元素，[ ]和at也可以
• front返回容器第一个元素
• back返回容器最后一个元素

3.2.7 vector互换容器（swap()）（swap()可用于匿名对象收缩内存）

功能描述：

• 实现两个容器内元素进行互换

函数原型：

• swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

示例：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

void printVector(vector<int> &v)
{
    
    

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

void test01()
{
    
    
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
    
    
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int> v2;
    for (int i = 10; i > 0; i--)
    {
    
    
        v2.push_back(i);
    }
    printVector(v2);

    // 互换容器
    cout << "互换后" << endl;
    v1.swap(v2);
    printVector(v1);
    printVector(v2);

    cout << "---------------------" << endl;
}

void test02()
{
    
    
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 100000; i++)
    {
    
    
        v.push_back(i);
    }

    cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

    v.resize(3);

    cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

    // 收缩内存
    vector<int>(v).swap(v); // 匿名对象
    cout << "收缩内存后：" << endl;
    cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

    cout << "---------------------" << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    test02();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

总结：swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果

3.2.8 vector预留空间（reserve()函数）（注意：vector数组空间不够时，会重新分配内存空间，将原有的元素复制到新的内存空间中，并释放原有的内存空间；如果一开始用reserve()函数分配足够大的空间，将减少vector在动态扩展容量时的扩展次数）

功能描述：

• 减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型：

• reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

示例（vector的扩容策略是按照一定的规则进行扩容，每次扩容的空间大小都是原来的两倍）

注意：当vector中的元素数量超过其当前容量时，vector会重新分配内存空间，将原有的元素复制到新的内存空间中，并释放原有的内存空间。这个过程会导致vector的首地址发生变化。为了避免频繁的内存分配和释放，可以使用reserve函数预留一定的内存空间，避免vector频繁地重新分配内存空间。

vector的扩容策略是按照一定的规则进行扩容，每次扩容的空间大小都是原来的两倍

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

using namespace std;

void test01()
{
    
    
    vector<int> v;

    // 预留空间
    v.reserve(100000);

    int num = 0;
    int *p = NULL;
    for (int i = 0; i < 100000; i++)
    {
    
    
        v.push_back(i);
        if (p != &v[0])
        {
    
    
            p = &v[0];
            num++;
        }
    }

    cout << "num:" << num << endl;
}

void test02()
{
    
    
    vector<int> v;

    // 预留空间
    v.reserve(10);

    int num = 0;
    int *p = NULL;
    for (int i = 0; i < 100000; i++)
    {
    
    
        v.push_back(i);
        if (p != &v[0])
        {
    
    
            p = &v[0];
            num++;
        }
    }

    cout << "num:" << num << endl;
}

int main()
{
    
    

    test01();

    test02();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

解释：

在test02()中，虽然我们只预留了10个空间，但是在循环中我们一共push_back了100000个元素，这时候vector会自动进行扩容，每次扩容都会重新分配一块更大的内存空间，并将原有的元素复制到新的内存空间中，因此会有多次重新分配内存的操作。但是，由于vector的扩容策略是按照一定的规则进行扩容，每次扩容的空间大小都是原来的两倍，因此实际上重新分配内存的次数是有限的。在这个例子中，由于我们一开始就预留了10个空间，因此vector在第一次push_back时就会将这10个空间用完，然后扩容到20个空间，再扩容到40个空间，以此类推，直到扩容到最终的131072个空间。因此，实际上重新分配内存的次数只有15次。

总结：如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间