C++ vector容器总结

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vector构造函数功能描述创建vector容器函数原型vectorT 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注意右边是开区间vectorintv2 (v1.begin(),v1.end())vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身vectorintv3 (10,100)vector(const vector vec); //拷贝构造函数vector赋操作功能描述给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注意右边是开区间vectorintv3;v3.assign(v1.begin(),v1.end());assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身v3.assign(10,100)vector的赋值方式比较简单使用 operator或者assign都可以1.使用赋值运算符最常用int main() { std::vectorint a {1, 2, 3, 4, 5}; std::vectorint b; // 直接赋值深拷贝 b a; std::cout b 的内容: ; for (int val : b) { std::cout val ; } // 输出: 1 2 3 4 5 return 0; }2.使用assign()成员函数int main() { std::vectorint a {1, 2, 3, 4, 5}; std::vectorint b; // 方法1复制整个区间 b.assign(a.begin(), a.end()); // 方法2直接复制整个容器与上面等效 // b.assign(a.begin(), a.end()); std::cout b 的内容: ; for (int val : b) { std::cout val ; } // assign 也可以用于部分复制 std::vectorint c; c.assign(a.begin() 1, a.begin() 4); // 复制索引1-3: {2,3,4} std::cout \nc 的内容: ; for (int val : c) { std::cout val ; } return 0; }3.使用构造函数直接初始化int main() { std::vectorint a {1, 2, 3, 4, 5}; // 方法1拷贝构造 std::vectorint b(a); // 方法2使用迭代器范围 std::vectorint c(a.begin(), a.end()); // 方法3使用赋值初始化 std::vectorint d a; std::cout b: ; for (int val : b) std::cout val ; std::cout \nc: ; for (int val : c) std::cout val ; std::cout \nd: ; for (int val : d) std::cout val ; return 0; }4.使用swap()交换高效int main() { std::vectorint a {1, 2, 3, 4, 5}; std::vectorint b; // swap 交换内容O(1) 时间复杂度 b.swap(a); // 现在 b 有数据a 变为空 std::cout b 的内容: ; for (int val : b) std::cout val ; std::cout \na 的内容: ; for (int val : a) std::cout val ; // 空 // 如果需要保留 a 的内容可以 std::vectorint c; std::vectorint d {6, 7, 8, 9, 10}; c d; // 拷贝 // 或者 std::vectorint e(d); // 拷贝构造 return 0; }5.使用std::copy算法int main() { std::vectorint a {1, 2, 3, 4, 5}; std::vectorint b; // 需要提前分配空间 b.resize(a.size()); std::copy(a.begin(), a.end(), b.begin()); // 或者使用 back_inserter自动增长 std::vectorint c; std::copy(a.begin(), a.end(), std::back_inserter(c)); std::cout b: ; for (int val : b) std::cout val ; std::cout \nc: ; for (int val : c) std::cout val ; return 0; }6.深拷贝 vs 浅拷贝的注意事项#include iostream #include vector int main() { // vectorint 存储的是基本类型深拷贝自动处理 std::vectorint a {1, 2, 3}; std::vectorint b a; // 深拷贝b 有独立的副本 a[0] 100; std::cout a[0] a[0] , b[0] b[0] std::endl; // 输出: a[0] 100, b[0] 1 独立的 // 如果是 vector指针需要注意 std::vectorint* c {new int(1), new int(2)}; std::vectorint* d c; // 拷贝指针不拷贝指向的对象浅拷贝 *c[0] 100; std::cout *c[0] *c[0] , *d[0] *d[0] std::endl; // 输出: *c[0] 100, *d[0] 100 指向同一对象 // 释放内存注意不要重复释放 for (int* p : c) delete p; c.clear(); d.clear(); // d 中的指针已经是悬空指针 return 0; }总结// ✅ 推荐最简洁常用 std::vectorint b a; // 拷贝构造 std::vectorint b; b a; // 赋值运算符 // ✅ 推荐需要部分复制时 b.assign(a.begin() 1, a.begin() 4); // ✅ 推荐不再需要 a 时使用移动语义 b std::move(a); // ⚠️ 可用但较冗长 b.insert(b.end(), a.begin(), a.end()); // ⚠️ 需要提前分配空间不推荐直接使用 b.resize(a.size()); std::copy(a.begin(), a.end(), b.begin());场景推荐方法原因完全复制b a或vectorint b(a)代码简洁性能好部分复制b.assign(a.begin()1, a.end()-1)灵活指定范围移动数据b std::move(a)O(1) 时间复杂度高效追加复制b.insert(b.end(), a.begin(), a.end())保留原有数据使用算法std::copyback_inserter通用性最强vector容量和大小功能描述对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 0 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vector插入和删除功能描述对vector容器进行插入、删除操作函数原型push_back(ele); //尾部插入元素eleemplace_back(ele); //尾部插入元素ele#include iostream #include vector int main() { std::vectorstd::pairint, std::string vec; // push_back: 需要先创建临时对象 vec.push_back(std::make_pair(1, one)); vec.push_back({2, two}); // C11 列表初始化 // emplace_back: 直接传递构造参数在容器内构造 vec.emplace_back(3, three); // 参数直接传给 pair 构造函数 vec.emplace_back(4, four); for (const auto p : vec) { std::cout ( p.first , p.second ) ; } // 输出: (1, one) (2, two) (3, three) (4, four) return 0; }特性push_backemplace_back参数接受对象本身接受构造函数参数临时对象可能创建不创建性能较慢多一次构造更快直接构造适用场景已有对象构造新对象C版本C98C11返回值 (C17)引用引用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elepos位置之前的元素会后移insert(const_iterator pos, int count, ele);迭代器指向位置pos插入count个元素eleerase(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插入单个元素#include vector using namespace std; vectorint vec {1, 2, 3}; // 在指定位置前插入一个元素 vec.insert(vec.begin() 1, 99); // {1, 99, 2, 3} // 返回指向新插入元素的迭代器 auto it vec.insert(vec.begin(), 100); // {100, 1, 99, 2, 3} // it 指向 100插入多个相同元素vectorint vec {1, 2, 3}; // 在位置1前插入3个值为99的元素 vec.insert(vec.begin() 1, 3, 99); // 结果: {1, 99, 99, 99, 2, 3}插入一个范围的元素vectorint vec {1, 2, 3}; vectorint source {10, 20, 30}; // 插入另一个 vector 的全部元素 vec.insert(vec.end(), source.begin(), source.end()); // 结果: {1, 2, 3, 10, 20, 30} // 插入部分元素source 的前2个 vec.insert(vec.begin(), source.begin(), source.begin() 2); // 结果: {10, 20, 1, 2, 3} //2. 使用 insert make_move_iterator (C11高效移动) vectorint a(1); // a [0] vectorint b {2, 3, 4}; // b [2, 3, 4] a.insert(a.end(), std::make_move_iterator(b.begin()), std::make_move_iterator(b.end())); // b 的元素被移动b 变为未指定状态通常为空 //3. 使用 insert 插入位置插入到开头或中间 // 插入到开头 a.insert(a.begin(), b.begin(), b.end()); // 结果: a [2, 3, 4, 0] // 插入到指定位置如第1个元素之后 a.insert(a.begin() 1, b.begin(), b.end()); // 结果: a [0, 2, 3, 4]插入初始化列表 (C11)vectorint vec {1, 2, 3}; // 在位置1前插入初始化列表 vec.insert(vec.begin() 1, {99, 88, 77}); // 结果: {1, 99, 88, 77, 2, 3} // 在末尾插入 vec.insert(vec.end(), {100, 200}); // 结果: {1, 99, 88, 77, 2, 3, 100, 200}vector数据存取功能描述对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vector互换容器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与本身的元素互换巧用 swap 收缩容器大小#includeiostream #includevector #includestring #includealgorithm using namespace std; int main(){ vectorintv; 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; cout ---------------------------------- endl; v.resize(3); cout v的容量为 v.capacity() endl; cout v的大小为 v.size() endl; cout ---------------------------------- endl; vectorint(v).swap(v); cout v的容量为 v.capacity() endl; cout v的大小为 v.size() endl; }输出结果如下可以发现 vectorint(v).swap(v); 这条语句对容器 v 的容量进行压缩这是怎么做到的呢其中 vectorint(v) 表示的是初始化匿名对象。初始化时会按照 v 的大小来初始化匿名对象的大小和容量只不过现在这个匿名对象没有名字。vectorint(v).swap(v) 则会把 v 和 匿名对象 进行交换此时 v 指向的是匿名对象初始化好的容器。而现在匿名对象指向的容器则是之前的 v。根据 C 匿名对象的特性当这条语句执行完后系统会自动回收匿名对象所以匿名对象会被自动销毁我们不需要再管它了。vector预留空间功能描述减少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。使用reserve()预留容量推荐// 全局定义 vector此时为空容量为0 std::vectorint vec; int main() { int capacity; std::cout 请输入要申请的容量: ; std::cin capacity; // 预留容量不创建元素 vec.reserve(capacity); std::cout vector 容量: vec.capacity() std::endl; std::cout vector 大小: vec.size() std::endl; // 现在可以安全地添加元素不会频繁重新分配 for (int i 0; i capacity; i) { vec.push_back(i); } return 0; }使用resize()改变大小std::vectorint vec; int main() { int size; std::cout 请输入要申请的大小: ; std::cin size; // 改变 vector 大小会创建元素并初始化为0 vec.resize(size); std::cout vector 容量: vec.capacity() std::endl; std::cout vector 大小: vec.size() std::endl; // 直接访问和修改元素 for (int i 0; i size; i) { vec[i] i * 10; } // 打印元素 for (int val : vec) { std::cout val ; } return 0; }使用带参数的构造函数重新赋值std::vectordouble vec; int main() { int capacity; std::cout 请输入要申请的容量: ; std::cin capacity; // 方法1使用赋值操作会替换原有内容 vec std::vectordouble(capacity); // 创建指定大小的临时vector并赋值 // 或方法2使用 swap更高效 // std::vectordouble(capacity).swap(vec); std::cout vector 容量: vec.capacity() std::endl; std::cout vector 大小: vec.size() std::endl; return 0; }关键区别总结方法作用元素数量适用场景reserve(n)预留容量0已知大致数量需要动态添加resize(n)改变大小n需要固定大小可直接访问assign(n, val)重新赋值n需要替换所有元素vectorT(n)构造赋值n完全重新初始化二维 vector 的动态容量申请对于vectorvectorint二维 vector需要分别申请外层和内层的容量。1.基础方法先申请行数再逐行申请列数std::vectorstd::vectorint matrix; int main() { int rows, cols; std::cout 请输入行数: ; std::cin rows; std::cout 请输入列数: ; std::cin cols; // 方法1先预留行容量 matrix.reserve(rows); // 预留行空间 // 然后逐行添加并预留列容量 for (int i 0; i rows; i) { std::vectorint row; row.reserve(cols); // 每行预留列容量 matrix.push_back(row); } std::cout 行数: matrix.size() std::endl; std::cout 每行容量: matrix[0].capacity() std::endl; return 0; }2.使用 resize() 一次性分配#include iostream #include vector std::vectorstd::vectorint matrix; int main() { int rows, cols; std::cout 请输入行数: ; std::cin rows; std::cout 请输入列数: ; std::cin cols; // 方法2直接 resize 行数 matrix.resize(rows); // 然后 resize 每一行的列数 for (int i 0; i rows; i) { matrix[i].resize(cols); } // 或者更简洁的写法 // for (auto row : matrix) { // row.resize(cols); // } std::cout 矩阵大小: matrix.size() x matrix[0].size() std::endl; // 赋值示例 for (int i 0; i rows; i) { for (int j 0; j cols; j) { matrix[i][j] i * cols j; } } return 0; }3.使用构造函数直接初始化最简洁std::vectorstd::vectorint matrix; int main() { int rows, cols; std::cout 请输入行数: ; std::cin rows; std::cout 请输入列数: ; std::cin cols; // 直接创建指定大小的二维 vector matrix std::vectorstd::vectorint(rows, std::vectorint(cols)); // 或者使用 assign // matrix.assign(rows, std::vectorint(cols)); std::cout 矩阵大小: matrix.size() x matrix[0].size() std::endl; // 初始化值 for (int i 0; i rows; i) { for (int j 0; j cols; j) { matrix[i][j] i * j; } } return 0; }方法代码示例适用场景预留空间matrix.reserve(rows);matrix[i].reserve(cols);已知行列数需动态添加,每行申请大小灵活直接 resizematrix.resize(rows);matrix[i].resize(cols);需要固定大小的矩阵构造函数matrix vectorvectorint(rows, vectorint(cols));最简洁推荐使用不规则数组每行单独resize每行列数不同Vector 迭代器高级使用技巧迭代器是访问和操作 vector 的强大工具掌握好迭代器能写出更高效、更优雅的代码。1.基本迭代器类型#include iostream #include vector int main() { std::vectorint vec {1, 2, 3, 4, 5}; // 正向迭代器 std::vectorint::iterator it vec.begin(); // 常量迭代器只读 std::vectorint::const_iterator cit vec.cbegin(); // 反向迭代器 std::vectorint::reverse_iterator rit vec.rbegin(); // 常量反向迭代器 std::vectorint::const_reverse_iterator crit vec.crbegin(); return 0; }2.迭代器遍历技巧#include vector #include iostream int main() { std::vectorint vec {10, 20, 30, 40, 50}; // 传统方式 for (auto it vec.begin(); it ! vec.end(); it) { *it * 2; // 修改元素 std::cout *it ; } // C11 范围 for底层使用迭代器 for (const auto val : vec) { std::cout val ; } // 反向遍历 for (auto rit vec.rbegin(); rit ! vec.rend(); rit) { std::cout *rit ; } // 使用索引不推荐但有时需要 for (size_t i 0; i vec.size(); i) { // 当需要索引时使用 } return 0; }3.迭代器算法应用#include algorithm #include vector #include iostream int main() { std::vectorint vec {5, 2, 8, 1, 9, 3, 7, 4, 6}; // 排序 std::sort(vec.begin(), vec.end()); // 部分排序前5个最小元素排序 std::partial_sort(vec.begin(), vec.begin() 5, vec.end()); // 查找元素 auto it std::find(vec.begin(), vec.end(), 5); if (it ! vec.end()) { std::cout Found at position: std::distance(vec.begin(), it); } // 查找满足条件的元素 it std::find_if(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x 5; }); // 统计满足条件的元素 int count std::count_if(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x % 2 0; }); // 反转 std::reverse(vec.begin(), vec.end()); // 旋转 std::rotate(vec.begin(), vec.begin() 3, vec.end()); return 0; }4.迭代器与修改操作#include vector #include iostream int main() { std::vectorint vec {1, 2, 3, 4, 5}; // 删除元素注意迭代器失效 for (auto it vec.begin(); it ! vec.end();) { if (*it % 2 0) { it vec.erase(it); // erase 返回下一个有效迭代器 } else { it; } } // 删除多个连续元素 auto start vec.begin() 1; auto end vec.begin() 3; vec.erase(start, end); // 删除 [1, 3) 范围的元素 // 条件删除C20 的 erase_if // std::erase_if(vec, [](int x) { return x 0; }); // 插入元素 vec.insert(vec.begin() 2, 100); // 在第2个位置后插入 // 原地修改 std::transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [](int x) { return x * 2; }); return 0; }5.迭代器失效处理#include vector int main() { std::vectorint vec {1, 2, 3, 4, 5}; // 危险扩容导致迭代器失效 auto it vec.begin(); vec.push_back(6); // 可能触发重新分配it 变为野指针 // *it 10; // 未定义行为 // 解决方法1预留空间 vec.reserve(100); it vec.begin(); vec.push_back(6); // 安全不会重新分配 // 解决方法2重新获取迭代器 vec.push_back(7); it vec.begin(); // 重新获取 // 删除元素也会使后续迭代器失效 auto it2 vec.begin() 2; vec.erase(vec.begin()); // 删除第一个元素 // it2 可能失效 // 插入元素可能导致所有迭代器失效如果需要重新分配 return 0; }6.高级迭代器技巧迭代器适配器#include iterator #include algorithm #include vector int main() { std::vectorint source {1, 2, 3, 4, 5}; std::vectorint dest; // 使用 back_inserter std::copy(source.begin(), source.end(), std::back_inserter(dest)); // 使用 front_inserter需要 deque std::dequeint dq; std::copy(source.begin(), source.end(), std::front_inserter(dq)); // 输出到 cout std::copy(source.begin(), source.end(), std::ostream_iteratorint(std::cout, , )); // 移动迭代器 std::vectorstd::string strs {hello, world}; std::vectorstd::string moved; std::move(strs.begin(), strs.end(), std::back_inserter(moved)); return 0; }自定义迭代器操作#include vector #include iostream int main() { std::vectorint vec {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; // 跳跃遍历 for (auto it vec.begin(); it vec.end(); it 2) { std::cout *it ; // 1, 3, 5, 7, 9 } // 处理相邻元素 for (auto it vec.begin(); it 1 ! vec.end(); it) { int sum *it *(it 1); } // 二分查找需要排序 std::sort(vec.begin(), vec.end()); auto it std::lower_bound(vec.begin(), vec.end(), 5); auto it2 std::upper_bound(vec.begin(), vec.end(), 7); // 获取子范围 std::vectorint subvec(it, it2); return 0; }7.安全区间的处理#include vector #include iostream templatetypename T class SafeIterator { public: using iterator typename std::vectorT::iterator; // 安全的元素访问 static T get(const std::vectorT vec, size_t index) { if (index vec.size()) { throw std::out_of_range(Index out of range); } return vec[index]; } // 安全的下一个元素 static iterator safe_next(iterator it, iterator end) { if (it end) return end; return it; } // 安全的前一个元素 static iterator safe_prev(iterator it, iterator begin) { if (it begin) return begin; return --it; } }; int main() { std::vectorint vec {1, 2, 3}; // 边界检查 if (vec.begin() 2 vec.end()) { // 安全的访问 } return 0; }8.性能优化技巧#include vector int main() { std::vectorint vec(1000, 0); // 好使用迭代器避免重复调用 vec.size() for (auto it vec.begin(); it ! vec.end(); it) { *it 42; } // 好使用指针算术 int* ptr vec.data(); for (size_t i 0; i vec.size(); i) { ptr[i] i; } // 避免每次循环都调用 end() // for (auto it vec.begin(); it ! vec.end(); it) // end() 每轮都计算 // 优化缓存 end() for (auto it vec.begin(), end vec.end(); it ! end; it) { // end() 只计算一次 } return 0; }关键要点优先使用迭代器而不是索引更通用、更符合 STL 设计理念注意迭代器失效改变容器大小或结构会使迭代器失效使用 const 迭代器只读操作时使用cbegin()/cend()距离计算使用std::distance()而不是it2 - it1提前缓存 end()在循环中避免重复调用