C++ std::vector 尺度库范例
std::vector 是 C++ 尺度库中动态数组的实现，支持自动扩容、随机访问和高效的元素操纵。
1. 头文件与基本定义
- 头文件：需包罗 <vector>。
- 命名空间：属于 std 命名空间。
- 基本声明：
- #include <vector>
- using namespace std; // 或显式使用 std::vector
2. 初始化与构造
vector 支持多种初始化方式：
- vector<int> v1; // 默认构造：空 vector
- vector<int> v2(5, 100); // 含 5 个元素，每个值为 100
- vector<int> v3 = {1, 2, 3}; // 列表初始化（C++11 起）
- vector<int> v4(v3); // 拷贝构造（v4 与 v3 相同）
- vector<int> v5(v3.begin(), v3.end()); // 通过迭代器范围构造
3. 常用操纵
(1) 元素访问
- 下标访问：
- int a = v3[0]; // 访问第一个元素（不检查越界）
- int b = v3.at(1); // 访问第二个元素（越界抛出 std::out_of_range）
- int c = v3.front(); // 首元素（等价于 v3[0]）
- int d = v3.back(); // 尾元素（等价于 v3[v3.size()-1]）
- 范围查抄：
- if (!v3.empty()) { // 确保 vector 非空
- cout << v3[0];
- }
(2) 添加元素
- 尾部插入：
- v1.push_back(30); // 添加元素 30 到尾部
- v1.emplace_back(40); // 更高效（C++11，直接在容器内构造对象）
- 恣意位置插入：
- auto it = v3.begin() + 2;
- v3.insert(it, 99); // 在索引 2 处插入 99 → {1, 2, 99, 3, 4, 5}
(3) 删除元素
- 尾部删除：
- v3.pop_back(); // 删除最后一个元素 → {1, 2, 99, 3, 4}
- 恣意位置删除：
- auto it = v3.begin() + 2;
- v3.erase(it); // 删除索引 2 处的元素 → {1, 2, 3, 4}
- v3.erase(v3.begin(), v3.begin() + 2); // 删除前两个元素 → {3, 4}
- 清空 vector：
- v3.clear(); // 清空所有元素，size 变为 0
4. 容量管理
(1) 容量与大小
- int size = v3.size(); // 元素数量
- bool isEmpty = v3.empty();// 是否为空
- int capacity = v3.capacity(); // 当前分配的存储容量（>= size）
- 预分配内存（避免频仍扩容）：
- v3.reserve(100); // 预分配容量为 100，size 不变
- 调解元素数量：
- v3.resize(10); // 若 size < 10，填充默认值（int 为 0）
- v3.resize(5); // 若 size > 5，截断后 5 个元素
- v3.resize(8, 99); // 填充 99 到新增位置
5. 迭代器与范围遍历
(1) 迭代器操纵
- // 正向迭代器
- for (auto it = v3.begin(); it != v3.end(); ++it) {
- cout << *it << " ";
- }
- // 反向迭代器
- for (auto rit = v3.rbegin(); rit != v3.rend(); ++rit) {
- cout << *rit << " ";
- }
- // C++11 范围 for 循环
- for (int num : v3) {
- cout << num << " ";
- }
- 插入/删除元素大概导致迭代器失效：
- auto it = v3.begin() + 1;
- v3.push_back(10); // 可能导致迭代器失效（若触发扩容）
- // 此时使用 it 是未定义行为！
6. 性能与优化
(1) 动态扩容机制
- 扩容计谋：当 size 超过 capacity 时，vector 会分配新内存（通常容量翻倍），并将旧元素拷贝到新内存。
- 时间复杂度：
- 尾部插入（push_back）：均派 O(1)。
- 中间插入/删除：O(n)。
(2) 高效操纵建议
- 批量插入：
- vector<int> newData = {10, 20, 30};
- v3.insert(v3.end(), newData.begin(), newData.end());
- 移动语义（C++11）：
- vector<string> v6;
- string str = "hello";
- v6.push_back(std::move(str)); // 移动而非拷贝，str 变为空
7. 算法与 vector 结合
- #include <algorithm>
- vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5};
- sort(nums.begin(), nums.end()); // 排序：1, 1, 3, 4, 5
- auto it = find(nums.begin(), nums.end(), 4); // 查找元素 4 的位置
- reverse(nums.begin(), nums.end()); // 反转：5, 4, 3, 1, 1
特性std::vector原生数组 (int[])内存管理自动扩容和释放手动管理大小动态调解固定大小访问效率雷同随机访问复杂度（O(1)）雷同安全性越界查抄（at() 方法）无查抄，越界导致未定义行为
9. 注意事项
- 越界访问：operator[] 不查抄越界，at() 会抛出 std:
 ut_of_range。
- 迭代器失效：插入/删除操纵大概导致迭代器、指针或引用失效。
- vector<bool> 特化：避免使用 vector<bool>，其行为类似压缩位数组，与尺度容器不同等。
- 避免频仍插入/删除中间元素：优先使用 std::list 或 std::deque。
- 预分配内存：已知元素数量时，使用 reserve 淘汰扩容次数。
- 元素范例要求：需支持拷贝或移动构造函数（如自定义类）。
10. 综合示例
- #include <iostream>
- #include <vector>
- #include <algorithm> // 用于 sort
- using namespace std;
- int main() {
- vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};
-
- // 排序
- sort(nums.begin(), nums.end()); // 1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9
-
- // 去重
- auto last = unique(nums.begin(), nums.end());
- nums.erase(last, nums.end()); // 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9
-
- // 遍历输出
- for (int num : nums) {
- cout << num << " ";
- }
- return 0;
- }
11. 总结
核心上风说明动态大小无需预先指定容量，自动调解随机访问支持 O(1) 时间访问恣意元素内存安全自动管理内存，避免泄漏和越界与算法库无缝协作支持尺度库算法（如 sort, find）
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