1 背景

C++ 中的容器（Containers）是一种非常重要的特性，它们提供了存储数据项的方式，并且允许以不同的方式访问这些数据项。容器提供了对数据的封装、抽象和通用的访问接口，使得数据的管理和操作更加简单和高效。C++ 标准库提供了一系列容器，包括序列容器和关联容器两大类。

一、序列容器（Sequential Containers）

序列容器中的元素按照插入的顺序进行存储。主要的序列容器有：

• vector：动态数组，可以随机访问元素，支持在容器尾部快速插入和删除元素，但在容器开头或中间插入或删除元素时效率较低。
• deque（双端队列）：支持在容器两端快速插入和删除元素，但随机访问元素的速度比 vector 稍慢。
• list：双向链表，支持在任何位置快速插入和删除元素，但不支持随机访问。
• forward_list（C++11 引入）：单向链表，与 list 类似，但只支持向前遍历，不支持反向遍历，插入和删除操作也较快。
• string：虽然不是严格意义上的容器，但提供了类似容器的接口来存储和操作字符序列。
• array（C++11 引入）：固定大小的数组，支持随机访问，但不支持动态改变大小。

二、关联容器（Associative Containers）

关联容器中的元素按照特定的键（key）来组织，以便快速检索。主要的关联容器有：

• set：基于红黑树实现，包含唯一元素的集合，不允许有重复元素。支持基于键的快速查找、插入和删除操作。
• multiset：与 set 类似，但允许存储重复元素。
• map：存储键值对（key-value pairs），每个键都映射到一个唯一的值。键是唯一的，但值可以重复。支持基于键的快速查找、插入和删除操作。
• multimap：与 map 类似，但允许多个键映射到相同的值。
• unordered_set（C++11 引入）：基于哈希表实现，提供平均常数时间复杂度的查找、插入和删除操作。不包含重复元素。
• unordered_multiset（C++11 引入）：与 unordered_set 类似，但允许存储重复元素。
• unordered_map（C++11 引入）：存储键值对，基于哈希表实现，提供平均常数时间复杂度的查找、插入和删除操作。键是唯一的，但值可以重复。
• unordered_multimap（C++11 引入）：与 unordered_map 类似，但允许多个键映射到相同的值。

在选择容器时，应根据数据的特性（是否需要随机访问、是否需要保持元素的顺序、是否需要快速查找等）以及操作的类型（插入、删除、查找等）来决定使用哪种容器。正确选择容器类型可以显著提高程序的性能和效率。

2 什么是 vector？

向量（Vector）是一个封装了动态大小数组的顺序容器（Sequence Container）。跟任意其它类型容器一样，它能够存放各种类型的对象。可以简单的认为，向量是一个能够存放任意类型的动态数组。

3 vector 特性

1.顺序序列
顺序容器中的元素按照严格的线性顺序排序。可以通过元素在序列中的位置访问对应的元素。

2.动态数组
支持对序列中的任意元素进行快速直接访问，甚至可以通过指针算述进行该操作。提供了在序列末尾相对快速地添加/删除元素的操作。

3.能够感知内存分配器的（Allocator-aware）
容器使用一个内存分配器对象来动态地处理它的存储需求。

4 基本函数实现

1.构造函数

• vector():创建一个空vector
• vector(int nSize):创建一个vector,元素个数为nSize
• vector(int nSize,const t& t):创建一个vector，元素个数为nSize,且值均为t
• vector(const vector&):复制构造函数
• vector(begin,end):复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到vector中

2.增加函数

• void push_back(const T& x):向量尾部增加一个元素X
• iterator insert(iterator it,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加一个元素x
• iterator insert(iterator it,int n,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加n个相同的元素x
• iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last):向量中迭代器指向元素前插入另一个相同类型向量的[first,last)间的数据

3.删除函数

• iterator erase(iterator it):删除向量中迭代器指向元素
• iterator erase(iterator first,iterator last):删除向量中[first,last)中元素
• void pop_back():删除向量中最后一个元素
• void clear():清空向量中所有元素

4.遍历函数

• reference at(int pos):返回pos位置元素的引用
• reference front():返回首元素的引用
• reference back():返回尾元素的引用
• iterator begin():返回向量头指针，指向第一个元素
• iterator end():返回向量尾指针，指向向量最后一个元素的下一个位置
• reverse_iterator rbegin():反向迭代器，指向最后一个元素
• reverse_iterator rend():反向迭代器，指向第一个元素之前的位置

5.判断函数

• bool empty() const:判断向量是否为空，若为空，则向量中无元素

6.大小函数

• int size() const:返回向量中元素的个数
• int capacity() const:返回当前向量所能容纳的最大元素值
• int max_size() const:返回最大可允许的vector元素数量值

7.其他函数

• void swap(vector&):交换两个同类型向量的数据
• void assign(int n,const T& x):设置向量中前n个元素的值为x
• void assign(const_iterator first,const_iterator last):向量中[first,last)中元素设置成当前向量元素

8.看着清楚

1.push_back 在数组的最后添加一个数据
2.pop_back 去掉数组的最后一个数据
3.at 得到编号位置的数据
4.begin 得到数组头的指针
5.end 得到数组的最后一个单元+1的指针
6.front 得到数组头的引用
7.back 得到数组的最后一个单元的引用
8.max_size 得到vector最大可以是多大
9.capacity 当前vector分配的大小
10.size 当前使用数据的大小
11.resize 改变当前使用数据的大小，如果它比当前使用的大，者填充默认值
12.reserve 改变当前vecotr所分配空间的大小
13.erase 删除指针指向的数据项
14.clear 清空当前的vector
15.rbegin 将vector反转后的开始指针返回(其实就是原来的end-1)
16.rend 将vector反转构的结束指针返回(其实就是原来的begin-1)
17.empty 判断vector是否为空
18.swap 与另一个vector交换数据

5 基本用法

#include < vector> 
using namespace std;

6 例子

在 vector 最后移除和插入数据

#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{vector<int>obj;//创建一个向量存储容器 intfor(int i=0;i<10;i++) // push_back(elem)在数组最后添加数据 {obj.push_back(i);cout<<obj[i]<<",";    }for(int i=0;i<5;i++)//去掉数组最后一个数据 {obj.pop_back();}cout<<"\n"<<endl;for(int i=0;i<obj.size();i++)//size()容器中实际数据个数 {cout<<obj[i]<<",";}return 0;
}

output

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,

clear() 清除 vector 中所有数据

#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{vector<int>obj;for(int i=0;i<10;i++)//push_back(elem)在数组最后添加数据 {obj.push_back(i);cout<<obj[i]<<",";}obj.clear();//清除容器中所以数据for(int i=0;i<obj.size();i++){cout<<obj[i]<<endl;}return 0;
}

output

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,

排序

#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;int main()
{vector<int>obj;obj.push_back(1);obj.push_back(3);obj.push_back(0);sort(obj.begin(),obj.end());//从小到大cout<<"从小到大:"<<endl;for(int i=0;i<obj.size();i++){cout<<obj[i]<<",";  } cout<<"\n"<<endl;cout<<"从大到小:"<<endl;reverse(obj.begin(),obj.end());//从大到小 for(int i=0;i<obj.size();i++){cout<<obj[i]<<",";}return 0;
}

output

从小到大:
0,1,3,从大到小:
3,1,0,

注意 sort 需要头文件 #include <algorithm>

访问（直接数组访问&迭代器访问）

#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;int main()
{//顺序访问vector<int>obj;for(int i=0;i<10;i++){obj.push_back(i);   } cout<<"直接利用数组："; for(int i=0;i<10;i++)//方法一 {cout<<obj[i]<<" ";}cout<<endl; cout<<"利用迭代器：" ;//方法二，使用迭代器将容器中数据输出 vector<int>::iterator it;//声明一个迭代器，来访问vector容器，作用：遍历或者指向vector容器的元素 for(it=obj.begin();it!=obj.end();it++){cout<<*it<<" ";}return 0;
}

output

直接利用数组：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
利用迭代器：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

二维数组两种定义方法

法一

#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;int main()
{int N=5, M=6; vector<vector<int> > obj(N); //定义二维动态数组大小5行 for(int i =0; i< obj.size(); i++)//动态二维数组为5行6列，值全为0 { obj[i].resize(M); } for(int i=0; i< obj.size(); i++)//输出二维动态数组 {for(int j=0;j<obj[i].size();j++){cout<<obj[i][j]<<" ";}cout<<"\n";}return 0;
}

output 5 行 6 列

0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0

法二

#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;int main()
{int N=5, M=6; vector<vector<int> > obj(N, vector<int>(M)); //定义二维动态数组5行6列 for(int i=0; i< obj.size(); i++)//输出二维动态数组 {for(int j=0;j<obj[i].size();j++){cout<<obj[i][j]<<" ";}cout<<"\n";}return 0;
}

output

0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 

7、参考

• C++ vector 容器浅析