【STL】之Vector详解

Vector概述

C++内置了数组的类型，在使用数组的时候，必须指定数组的长度，一旦配置了就不能改变了，通常我们的做法是：尽量配置一个大的空间，以免不够用，这样做的缺点是比较浪费空间，预估空间不当会引起很多不便。
STL实现了一个Vector容器，该容器就是来改善数组的缺点。vector是一个动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自行扩充以容纳新元素。因此，vector的运用对于内存的合理利用与运用的灵活性有很大的帮助，再也不必因为害怕空间不足而一开始就配置一个大容量数组了，vector是用多少就分配多少。

大家知道，初始化一个数组的时候，需要给数组分配一块内存，数组中的数据都是按序存放的。vector也是如此，再初始化的时候给vector容器分配一块内存，用来存放容器中的数据，一旦分配的内存不足以存放新加入的数据时，就需要扩充空间。STLVector的做法是：重新开辟一段新的空间，将原空间的数据迁移过去，然后新加入的数据存放在新空间之后并释放掉原有空间。
在这个过程中，配置新空间->数据移动->释放旧空间会带来一定的时间成本，所以必须尽可能高效的实现，STL的Vector设计中对这一部分做了相当大的优化，使得时间成本尽可能的小。

Vector的数据结构

我们从最简单的开始，Vector的数据结构相当简单，由于需要判断内存是否够用，所以要用到三个指针，分别指向头，目前使用空间的尾，目前可用空间的尾。其源代码如下：

template <class alloc="alloc">//alloc是STL的空间配置器
class vector
{
    // 这里提供STL标准的allocator接口
  typedef simple_alloc<value_type, alloc=""> data_allocator;

  iterator start;               // 内存空间起始点
  iterator finish;              // 当前使用的内存空间结束点
  iterator end_of_storage;      // 实际分配内存空间的结束点
}</value_type,></class>

每当初始化一个vector的时候，先分配一段内存，称为目前可用空间，大小为end_of_storage - start + 1，当往vector里面加入数据的时候，finish就往后移，代表目前已使用的空间，这样做的好处是，不用频繁的扩充空间和转移数据，使得时间成本下降。
在上述代码中，我们看到vector采用了STL标准的空间配置其接口
vector提供了如下函数来支持获取其数据结构中的相关参数

//获取指向vector首元素的迭代器
iterator begin() { return start; }

//获取指向vector尾元素的迭代器
iterator end() { return finish; }

// 返回当前对象个数，即已使用空间的大小
size_type size() const { return size_type(end() - begin()); }

// 返回重新分配内存前最多能存储的对象个数，即目前可用空间的大小
size_type capacity() const { return size_type(end_of_storage - begin()); }

Vector常用函数

vector的创建
构造函数进行了重载，可以用多种方式创建vector。

vector<int> vec1; // 创建一个空的vector

vector<int> vec2(vec1); // 创建一个vector vec2,并用vec1去初始化vec2

vector<int> vec3(10); // 创建一个含有n个数据的vector

vector<int> vec4(10,0); // 创建含有10个数据的vector，并全部初始化为0

push_back(),pop_back()添加删除元素

// 在vector尾部添加元素  
vec1.push_back(4);  
vec1.push_back(6);  
vec1.push_back(8);  
vec1.push_back(1);  
vec1.push_back(2);  
PrintVector(vec1);  

// 在vector尾部删除元素  
vec1.pop_back();  
PrintVector(vec1);  

// 在vector头部添加元素，无法完成，因为vector的数据结构为数组，无法在头部插入元素，否则需要整个数组前移；  

// 在vector头部删除元素，无法完成，理由同上。

[],at(),取某位置的元素值


// 取vector中某位置的元素值
    cout << "在1位置的元素值为：" << vec1.at(1) << endl;
    cout << "在1位置的元素值为：" << vec1[1] << endl;

begin(),end(),指向头元素、尾元素的指针

void PrintVector(vector<int> ve)

{

    cout << "Vector中的数据为：";

    vector<int>::iterator veIterator;

    for (veIterator = ve.begin(); veIterator < ve.end(); veIterator++)

    {

        cout << *veIterator << " ";

    }

    cout << endl;

}

max_size(),vector的最大容纳量；size():vector当前的元素个数。

cout << "vector中的最大容量为：" << vec1.max_size() << endl;

cout << "vector中的元素个数为：" << vec1.size() << endl;

empty()，判断vector是否为空（如果为空，返回1.否则返回0）

cout << "vector是否为空：" << vec1.empty() << endl;

sort():对vector升序排序；reverse()：对vector降序排序。

// 对vector进行升序排序

    sort(vec1.begin(), vec1.end());

    PrintVector(vec1);

    // 对vector进行降序排序
    reverse(vec1.begin(), vec1.end());
    PrintVector(vec1);

erase()：删除某个元素

// 删除数组的某个元素
// 为什么要使用iterator来进行定位，因为数组如果要删除一个元素或者插入一个元素，会导致其他元素移动，所以不能直接进行删除
vector<int>::iterator vItera = vec1.begin();
vItera = vItera + 2;
vec1.erase(vItera);
PrintVector(vec1);

clear():清除所有元素

// 清除所有数据
   vec1.clear();
   PrintVector(vec1);
   cout << "vector是否为空：" << vec1.empty() << endl;

更多Vector函数，可以浏览C++文档