C++ 容器类 <vector>
简介
C++ 标准库(Standard Template Library, STL)是 C++ 的一个重要组成部分,它提供了一组通用的模板类和函数,用于处理数据集合。<vector> 是 STL 中的一个容器类,用于存储动态大小的数组。
<vector> 是一个序列容器,它允许用户在容器的末尾快速地添加或删除元素。与数组相比,<vector> 提供了更多的功能,如自动调整大小、随机访问等。
语法
在 C++ 中,使用 <vector> 需要包含头文件 <<vector>>。以下是一些基本的语法:
-
声明一个
vector:std::vector<int> myVector;
-
添加元素:
myVector.push_back(10);
-
访问元素:
int firstElement = myVector[0];
-
获取元素数量:
size_t size = myVector.size();
-
清空
vector:myVector.clear();
声明与初始化
<vector> 需要指定元素类型,可通过多种方式进行初始化:
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec1; // 空的vector
std::vector<int> vec2(5); // 长度为5的vector,元素默认初始化
std::vector<int> vec3(5, 10); // 长度为5的vector,元素值为10
std::vector<int> vec4 = {1, 2, 3, 4}; // 使用初始化列表初始化
return 0;
}
实例
下面是一个使用 <vector> 的简单示例,包括输出结果。
实例
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
// 声明一个存储整数的 vector
std::vector<int> numbers;
// 添加元素
numbers.push_back(10);
numbers.push_back(20);
numbers.push_back(30);
// 输出 vector 中的元素
std::cout << "Vector contains: ";
for (int i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
std::cout << numbers[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 添加更多元素
numbers.push_back(40);
numbers.push_back(50);
// 再次输出 vector 中的元素
std::cout << "After adding more elements, vector contains: ";
for (int i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
std::cout << numbers[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 访问特定元素
std::cout << "The first element is: " << numbers[0] << std::endl;
// 清空 vector
numbers.clear();
// 检查 vector 是否为空
if (numbers.empty()) {
std::cout << "The vector is now empty." << std::endl;
}
return 0;
}
#include <vector>
int main() {
// 声明一个存储整数的 vector
std::vector<int> numbers;
// 添加元素
numbers.push_back(10);
numbers.push_back(20);
numbers.push_back(30);
// 输出 vector 中的元素
std::cout << "Vector contains: ";
for (int i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
std::cout << numbers[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 添加更多元素
numbers.push_back(40);
numbers.push_back(50);
// 再次输出 vector 中的元素
std::cout << "After adding more elements, vector contains: ";
for (int i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
std::cout << numbers[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 访问特定元素
std::cout << "The first element is: " << numbers[0] << std::endl;
// 清空 vector
numbers.clear();
// 检查 vector 是否为空
if (numbers.empty()) {
std::cout << "The vector is now empty." << std::endl;
}
return 0;
}
输出结果:
Vector contains: 10 20 30 After adding more elements, vector contains: 10 20 30 40 50 The first element is: 10 The vector is now empty.
常用成员函数
以下是 <vector> 中的一些常用成员函数:
| 函数 | 说明 |
|---|---|
push_back(const T& val) |
在末尾添加元素 |
pop_back() |
删除末尾元素 |
at(size_t pos) |
返回指定位置的元素,带边界检查 |
operator[] |
返回指定位置的元素,不带边界检查 |
front() |
返回第一个元素 |
back() |
返回最后一个元素 |
data() |
返回指向底层数组的指针 |
size() |
返回当前元素数量 |
capacity() |
返回当前分配的容量 |
reserve(size_t n) |
预留至少 n 个元素的存储空间 |
resize(size_t n) |
将元素数量调整为 n |
clear() |
清空所有元素 |
insert(iterator pos, val) |
在指定位置插入元素 |
erase(iterator pos) |
删除指定位置的元素 |
begin() / end() |
返回起始/结束迭代器 |
实例
1、基本操作
实例
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
// 输出所有元素
std::cout << "Vector elements: ";
for (int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
std::cout << vec[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 获取第一个和最后一个元素
std::cout << "First element: " << vec.front() << std::endl;
std::cout << "Last element: " << vec.back() << std::endl;
return 0;
}
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
// 输出所有元素
std::cout << "Vector elements: ";
for (int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
std::cout << vec[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 获取第一个和最后一个元素
std::cout << "First element: " << vec.front() << std::endl;
std::cout << "Last element: " << vec.back() << std::endl;
return 0;
}
2、动态增加和删除元素
实例
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec;
vec.push_back(10);
vec.push_back(20);
vec.push_back(30);
std::cout << "Vector size: " << vec.size() << std::endl;
std::cout << "Vector capacity: " << vec.capacity() << std::endl;
// 删除最后一个元素
vec.pop_back();
std::cout << "After pop_back, size: " << vec.size() << std::endl;
return 0;
}
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec;
vec.push_back(10);
vec.push_back(20);
vec.push_back(30);
std::cout << "Vector size: " << vec.size() << std::endl;
std::cout << "Vector capacity: " << vec.capacity() << std::endl;
// 删除最后一个元素
vec.pop_back();
std::cout << "After pop_back, size: " << vec.size() << std::endl;
return 0;
}
3、边界检查和安全访问
实例
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
try {
std::cout << vec.at(2) << std::endl; // 正常输出
std::cout << vec.at(5) << std::endl; // 超出范围,抛出异常
} catch (const std::out_of_range& e) {
std::cout << "Exception: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
try {
std::cout << vec.at(2) << std::endl; // 正常输出
std::cout << vec.at(5) << std::endl; // 超出范围,抛出异常
} catch (const std::out_of_range& e) {
std::cout << "Exception: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}
4、预分配容量
实例
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec;
vec.reserve(10); // 预留容量,避免频繁分配内存
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
std::cout << "Capacity after push_back(" << i << "): " << vec.capacity() << std::endl;
}
return 0;
}
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec;
vec.reserve(10); // 预留容量,避免频繁分配内存
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
std::cout << "Capacity after push_back(" << i << "): " << vec.capacity() << std::endl;
}
return 0;
}
与其他容器对比
| 特性 | std::vector | std::array | std::list |
|---|---|---|---|
| 大小 | 动态可变 | 编译时固定 | 动态可变 |
| 存储位置 | 连续内存 | 连续内存 | 非连续内存 |
| 访问性能 | 随机访问快速 | 随机访问快速 | 随机访问慢,适合顺序访问 |
| 插入和删除性能 | 末尾操作性能高,其他位置较慢 | 不支持 | 任意位置插入和删除较快 |
| 内存增长方式 | 容量不足时成倍增长 | 无 | 无 |
<vector> 是 C++ STL 中一个非常有用的容器,它提供了动态数组的功能,使得元素的添加和删除变得更加灵活和方便。通过上述示例,初学者可以快速了解 <vector> 的基本用法和操作。随着学习的深入,你将发现 <vector> 在实际编程中的强大功能和广泛应用。