C++零基础到工程实战（4.3.3）：vector数组访问与遍历

目录一、前言二、vector是什么2.1 vector本质上是“可变长数组”2.2 vector和普通数组的区别1普通数组的特点2vector 的特点2.3 vector为什么适合工程开发2.4 vector内部空间默认是什么状态三、vector的定义与初始化3.1 vector使用的是模板类型3.2 vector的几种初始化方式1空vector2指定初始大小3列表初始化四、vector增加、修改与大小获取4.1 push_back在尾部追加元素4.2 size获取当前元素个数4.3 下标访问和修改元素4.4 使用下标访问时要注意什么五、vector的三种遍历方式5.1 下标遍历1执行过程2这种方式的优点3这种方式的缺点5.2 迭代器遍历1iterator是什么2这一句要怎么拆开理解1std::vector ::iterator2itr3datas.begin()3begin 和 end 分别是什么1begin()2end()4为什么要写 *itr5itr是什么意思6为什么说vector迭代器很像指针5.3 C11范围for遍历1这句代码怎么理解2这里的d到底是什么3引用是什么意思4auto d为什么常用5如果不想修改元素怎么办六、本节代码完整示例七、重要知识点7.1 vector的核心特点7.2 本节必须掌握的几个操作7.3 初学者最容易犯错的地方1空 vector 直接用下标赋值2把 end() 理解成最后一个元素3把迭代器当成元素值4不理解 auto d 中的 一、前言在前面的内容中我们已经学习了普通数组知道数组本质上是一块连续的内存空间可以通过下标快速访问元素。但是普通数组有一个明显特点长度一旦确定后续就很难灵活改变。比如int arr[5];这里数组大小就是 5后面不能自动变成 10、20 或更多。而在实际开发中我们经常会遇到一种场景一开始并不知道到底要存多少个数据只有在程序运行过程中数据才会不断加入。这时候普通数组就不够方便了于是 C 标准库给我们提供了一个非常常用的容器vectorvector可以理解为一个长度可以动态变化的数组容器。它既保留了数组“连续空间、访问速度快”的特点又提供了更灵活的操作方式。因此在工程开发中vector的使用频率非常高。本节我们先不去讲查找、删除、插入和排序而是专门把最基础也是最重要的内容讲清楚vector是什么vector如何定义和初始化vector如何访问和修改元素vector如何遍历什么是迭代器begin()和end()是什么意思for (auto d : datas)里的d和到底是什么二、vector是什么2.1 vector本质上是“可变长数组”vector是 C 标准库中的一个 STL 容器头文件是#include vector它本质上可以看成一个动态数组。普通数组例如int arr[5];长度在定义时就固定了后面不能自动变大。而vector不一样例如vectorint datas;这里虽然现在没有元素但后面可以不断datas.push_back(10); datas.push_back(20); datas.push_back(30);这样数组大小就会自动增长。它最核心的特点就是大小可以动态变化。2.2 vector和普通数组的区别1普通数组的特点1大小固定2定义后长度通常不能改变3访问速度快4语法简单2vector的特点1大小可变2可以动态增加元素3同样支持下标访问4内部仍然是连续空间访问效率高5更适合工程开发所以你可以把vector理解为“比普通数组更灵活的升级版数组”。2.3 vector为什么适合工程开发因为vector解决了普通数组的几个痛点1长度可以动态变化2自动管理内部内存3支持很多现成操作4和算法库配合方便例如find、sort所以在工程里如果你只是需要一个“能放很多同类型数据的线性表”通常优先考虑vector。2.4 vector内部空间默认是什么状态例如vectorint datas;这时候只是创建了一个vector对象但它里面还没有元素。也就是说datas.size()为 0当前没有实际存储任何int元素可以把它理解成先把“容器对象”建好了但里面还没装数据。当你第一次push_back()时它才会根据需要去申请内部存储空间。这个空间通常是分配在 堆区 的。这里要注意一个表述并不是说“完全没有任何开销”而是说不会一开始就按很大数组去申请空间而是随着使用逐步申请。这也是vector灵活的重要原因。三、vector的定义与初始化3.1 vector使用的是模板类型vector的写法是vector类型 容器名;这里的类型表示这个vector里要存什么类型的数据。例如vectorint vi; vectorstring vs; vectorfloat vf;分别表示vi存整数vs存字符串vf存浮点数这就是模板的意义同样一个vector容器可以通过不同类型参数存不同类型的数据。3.2 vector的几种初始化方式代码如下std::vectorint vi; vectorstring vs; vectorfloat vf; vectorint vd1(10); //设置数组大小 vectorint vd2{ 1,2,3,4,6 }; vectorstring vs1{ ss1,ss2,ss3 };下面分别解释。1空vectorvectorint vi;表示定义一个空的int类型动态数组。此时vi.size()结果为0。2指定初始大小vectorint vd1(10);表示创建一个大小为 10 的vectorint。注意这里不是“容量是10但没有元素”而是已经有 10 个元素了只是这些元素会被默认初始化。对于int来说通常默认值为 0。也就是说这个vector逻辑上已经有 10 个位置可以通过下标访问vd1[0] ~ vd1[9]3列表初始化vectorint vd2{ 1,2,3,4,6 }; vectorstring vs1{ ss1,ss2,ss3 };这表示在定义时直接给初始内容。例如vectorint vd2{ 1,2,3,4,6 };里面一开始就有 5 个元素。四、vector增加、修改与大小获取4.1 push_back在尾部追加元素代码std::vectorint datas; datas.push_back(10); datas.push_back(11); datas.push_back(12);push_back()的作用是把元素追加到 vector 的最后面。执行完后datas的内容就是10 11 12此时datas.size()结果为3。所以push_back可以理解为尾插法、尾部追加元素。这是vector最常用的增加元素方式之一。4.2 size获取当前元素个数代码datas.size()表示当前vector中有多少个元素。要注意size()反映的是当前实际元素个数不是普通数组那种写死的长度概念。4.3 下标访问和修改元素代码datas[0] 99;表示把第 0 个元素改为 99。原本10 11 12修改后变成99 11 12这说明vector和普通数组一样也支持容器名[下标]进行访问。4.4 使用下标访问时要注意什么例如datas[0]前提是datas里真的有第 0 个元素。也就是说下面这种写法是危险的vectorint datas; datas[0] 99; // 错误越界因为此时datas.size() 0根本没有元素 0。所以要记住vector的下标访问只能访问已经存在的元素。如果你只是空定义了一个vector一定要先push_back或者先指定大小再通过下标去改。五、vector的三种遍历方式在实际开发中vector最常用的操作之一就是遍历。这里一共展示了三种遍历方法下标遍历迭代器遍历C11 范围 for 遍历代码如下for (int i 0; i datas.size(); i) cout datas[i] ; cout \n; //迭代器 std::vectorint::iterator itr datas.begin(); for (auto itr datas.begin();itr ! datas.end();itr) cout *itr ,; cout \n; //c11 for (auto d : datas) { cout d |; } cout \n;下面分别讲。5.1 下标遍历代码for (int i 0; i datas.size(); i) cout datas[i] ;这是最容易理解的一种方式。1执行过程假设datas {99, 11, 12}那么i 0时输出datas[0]i 1时输出datas[1]i 2时输出datas[2]最终输出99 11 122这种方式的优点优点是非常直观适合初学者理解。同时如果你还需要“当前位置下标”那么这种方式非常方便。例如cout 下标: i 值: datas[i] endl;3这种方式的缺点缺点是写法稍微繁琐而且每次都要写datas[i]如果只是单纯遍历所有元素不一定是最简洁的方式。5.2 迭代器遍历这是vector很重要的知识点。代码std::vectorint::iterator itr datas.begin(); for (auto itr datas.begin(); itr ! datas.end(); itr) cout *itr ,;1iterator是什么iterator翻译过来就是迭代器它可以理解为专门用来在容器中移动、定位和取值的一种工具类型。对于vector这种连续存储的容器来说迭代器的使用体验很像指针。比如可以加*取值可以往后移动可以和end()比较可以相减求距离2这一句要怎么拆开理解std::vectorint::iterator itr datas.begin();可以拆成三部分。1std::vectorint::iterator表示vectorint这种容器对应的“迭代器类型”。2itr表示定义一个名为itr的变量。3datas.begin()表示把itr指向datas的第一个元素位置。所以整句意思就是定义一个专门用于遍历vectorint的迭代器变量并让它先指向开头。3begin 和 end 分别是什么1begin()datas.begin()表示指向第一个元素的位置。2end()datas.end()注意它不是最后一个元素而是“最后一个元素的下一个位置”。也叫尾后位置这一点非常重要。例如vectorint datas{10,20,30};那么begin()指向10end()指向30后面的那个“越过末尾的位置”所以遍历通常写成for (auto itr datas.begin(); itr ! datas.end(); itr)意思是从第一个元素开始一直往后走直到还没走到结尾的下一个位置。4为什么要写 *itr代码cout *itr ,;这里的itr是迭代器它本身表示“位置”。而*itr才表示取出这个位置上的元素值。这和指针很像itr像地址、像位置*itr像取地址里的值5itr是什么意思itr表示把迭代器往后移动一个位置。对于vector来说就是从当前元素走到下一个元素。例如一开始指向第 0 个元素执行itr后指向第 1 个元素再执行一次就指向第 2 个元素6为什么说vector迭代器很像指针因为对于vector这种连续空间容器可以*itr取值可以itr往后移动可以做减法求位置差例如f - datas.begin()这就能算出当前位置是第几个元素。所以初学阶段你可以先把vector迭代器理解成“一种行为很像指针的遍历工具”。5.3 C11范围for遍历代码for (auto d : datas) { cout d |; }这是现代 C 里非常常用的写法。1这句代码怎么理解for (auto d : datas)意思是把datas中的每一个元素依次拿出来当前这个元素用变量d来表示。也就是说如果datas里有99 11 12那么循环时第一次d代表99第二次d代表11第三次d代表122这里的d到底是什么d就是“当前遍历到的元素”。你可以把它看成是循环过程中系统自动帮你拿到的每一个值。例如for (auto d : datas)这里d就是一份拷贝值是d这个临时副本不会影响原来的datas。而你代码里写的是for (auto d : datas)这里d就不是拷贝而是原元素本身的引用。3引用是什么意思表示引用。引用可以理解为给原来的变量起一个别名。例如int a 10; int b a;这时候b不是新开辟一个独立变量而是a的另一个名字。所以b 20;实际上改的是a。4auto d为什么常用for (auto d : datas)这样写的好处有两个1不会拷贝元素效率更高2可以直接修改原容器中的元素例如for (auto d : datas) { d 1; }执行后datas中每个元素都会加 1。5如果不想修改元素怎么办如果你只是读取不想改值工程里更推荐for (const auto d : datas) { cout d ; }这样既避免拷贝也防止误修改原数据。六、本节代码完整示例#include iostream #include vector #includestring using namespace std; int main() { //vector的定义及初始化 std::vectorint vi; vectorstring vs; vectorfloat vf; vectorint vd1(10); //设置数组大小 //初始化 vectorint vd2{ 1,2,3,4,6 }; vectorstring vs1{ ss1,ss2,ss3 }; //增加\删除\修改\查找 { std::vectorint datas; datas.push_back(10); //结尾处插入内容 datas.push_back(11); datas.push_back(12); datas[0] 99; //直接修改 //三种遍历 for (int i 0; i datas.size(); i) cout datas[i] ; cout \n; //迭代器 std::vectorint::iterator itr datas.begin(); for (auto itr datas.begin();itr ! datas.end();itr) cout *itr ,; cout \n; //c11 for (auto d : datas) { cout d |; } cout \n; }七、重要知识点7.1 vector的核心特点1vector是动态数组2大小可以变化3内部通常是连续空间4支持快速访问5工程中使用非常广泛vector 就是一个可变长的数组容器它既能像数组一样通过下标访问也能通过迭代器和范围 for 更灵活地遍历。7.2 本节必须掌握的几个操作1定义vector类型2使用push_back()增加元素3使用size()获取大小4使用[]下标访问与修改5掌握三种遍历方式6理解iterator、begin()、end()7理解auto d中d和的含义7.3 初学者最容易犯错的地方1空vector直接用下标赋值错误示例vectorint datas; datas[0] 99;2把end()理解成最后一个元素其实end()是尾后位置3把迭代器当成元素值其实迭代器是位置*迭代器才是元素值4不理解auto d中的这里是引用不是取地址