向量Vector用法詳解

向量Vector使用方法詳解vector（向量）：作為一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，確切的說(shuō)是一個(gè)類?它相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)組，當(dāng)程序員無(wú)法知道自己需要的數(shù)組的規(guī)模多大時(shí)，用其來(lái)解決問題可以達(dá)到最大節(jié)約空間的目的.一、C/C++中Vector用法：C++中vector（向量）:作為一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，確切的說(shuō)是一個(gè)類?它相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)組。1、用法：文件包含：首先在程序開頭處加上#include<vector>以包含所需要的類文件vector，還有一定要加上usingnamespacestd;變量聲明：2.1例:聲明一個(gè)int向量以替代一維的數(shù)組:vector<int>a;（等于聲明了一個(gè)int數(shù)組a[],大小沒有指定，可以動(dòng)態(tài)的向里面添加刪除元素。2.2例:用vector代替二維數(shù)組?其實(shí)只要聲明一個(gè)一維數(shù)組向量即可，而一個(gè)數(shù)組的名字其實(shí)代表的是它的首地址,所以只要聲明一個(gè)地址的向量即可，即:vector<int*>a;同理想用向量代替三維數(shù)組也是一樣,vector<int**>a;再往上面依此類推.具體的用法以及函數(shù)調(diào)用:3.1如何得到向量中的元素?其用法和數(shù)組一樣:例如:vector<int*>a;intb=5;a.push_back（b）;〃該函數(shù)下面有詳解cout<<a[0]; //輸出結(jié)果為5Vector各類常用函數(shù)解釋：push_back 在數(shù)組的最后添加一個(gè)數(shù)據(jù)pop_back 去掉數(shù)組的最后一個(gè)數(shù)據(jù)at 得到編號(hào)位置的數(shù)據(jù)begin 得到數(shù)組頭的指針end 得到數(shù)組的最后一個(gè)單元+1的指針6．front 得到數(shù)組頭的引用back 得到數(shù)組的最后一個(gè)單元的引用max_size 得到vector最大可以是多大capacity 當(dāng)前vector分配的大小size 當(dāng)前使用數(shù)據(jù)的大小resize 改變當(dāng)前使用數(shù)據(jù)的大小，如果它比當(dāng)前使用的大，者填充默認(rèn)值reserve 改變當(dāng)前vecotr所分配空間的大小erase 刪除指針指向的數(shù)據(jù)項(xiàng)clear 清空當(dāng)前的vector15.rbegin 將vector反轉(zhuǎn)后的開始指針返回（其實(shí)就是原來(lái)的end-1）16.rend 將vector反轉(zhuǎn)構(gòu)的結(jié)束指針返回(其實(shí)就是原來(lái)的begin-1)17.empty 判斷vector是否為空18.swap與另一個(gè)vector交換數(shù)據(jù)3.2詳細(xì)的函數(shù)實(shí)現(xiàn)功能：其中vector<int>c.c.clear() 移除容器中所有數(shù)據(jù)。c.empty()判斷容器是否為空。c.erase(pos)刪除pos位置的數(shù)據(jù)c.erase(beg,end)刪除［beg,end)區(qū)間的數(shù)據(jù)c.front() 傳回第一個(gè)數(shù)據(jù)。c.insert(pos,elem)在pos位置插入一個(gè)elem拷貝c.pop_back() 刪除最后一個(gè)數(shù)據(jù)。c.push_back(elem)在尾部加入一個(gè)數(shù)據(jù)。c.resize(num) 重新設(shè)置該容器的大小c.size() 回容器中實(shí)際數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。c.begin() 返回指向容器第一個(gè)元素的迭代器c.end() 返回指向容器最后一個(gè)元素的迭代器4.內(nèi)存管理與效率1》使用reserve()函數(shù)提前設(shè)定容量大小，避免多次容量擴(kuò)充操作導(dǎo)致效率低下。關(guān)于STL容器，最令人稱贊的特性之一就是是只要不超過(guò)它們的最大大小，它們就可以自動(dòng)增長(zhǎng)到足以容納你放進(jìn)去的數(shù)據(jù)。(要知道這個(gè)最大值,只要調(diào)用名叫max_size的成員函數(shù)。)對(duì)于vector和string,如果需要更多空間，就以類似realloc的思想來(lái)增長(zhǎng)大小。vector容器支持隨機(jī)訪問，因此為了提高效率，它內(nèi)部使用動(dòng)態(tài)數(shù)組的方式實(shí)現(xiàn)的(在通過(guò)reserve()來(lái)申請(qǐng)?zhí)囟ù笮〉臅r(shí)候總是按指數(shù)邊界來(lái)增大其內(nèi)部緩沖區(qū)。當(dāng)進(jìn)行insert或push_back等增加元素的操作時(shí)，如果此時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)組的內(nèi)存不夠用，就要?jiǎng)討B(tài)的重新分配當(dāng)前大小的1.5~2倍的新內(nèi)存區(qū)，再把原數(shù)組的內(nèi)容復(fù)制過(guò)去(所以，在一般情況下，其訪問速度同一般數(shù)組，只有在重新分配發(fā)生時(shí)，其性能才會(huì)下降。正如上面的代碼告訴你的那樣。而進(jìn)行pop_back操作時(shí)，capacity并不會(huì)因?yàn)関ector容器里的元素減少而有所下降，還會(huì)維持操作之前的大小。對(duì)于vector容器來(lái)說(shuō)，如果有大量的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行push_back，應(yīng)當(dāng)使用reserve()函數(shù)提前設(shè)定其容量大小，否則會(huì)出現(xiàn)許多次容量擴(kuò)充操作，導(dǎo)致效率低下(reserve成員函數(shù)允許你最小化必須進(jìn)行的重新分配的次數(shù)，因而可以避免真分配的開銷和迭代器/指針/引用失效(但在我解釋reserve為什么可以那么做之前，讓我簡(jiǎn)要介紹有時(shí)候令人困惑的四個(gè)相關(guān)成員函數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)容器中，只有vector和string提供了所有這些函數(shù)((1)size()告訴你容器中有多少元素(它沒有告訴你容器為它容納的元素分配了多少內(nèi)存。⑵capacity。告訴你容器在它已經(jīng)分配的內(nèi)存中可以容納多少元素(那是容器在那塊內(nèi)存中總共可以容納多少元素，而不是還可以容納多少元素。如果你想知道一個(gè)vector或string中有多少?zèng)]有被占用的內(nèi)存，你必須從capacity()中減去size()(如果size和capacity返回同樣的值，容器中就沒有剩余空間了，而下一次插入(通過(guò)insert或push_back等)會(huì)引發(fā)上面的重新分配步驟(⑶resize(Container::size_typen)強(qiáng)制把容器改為容納n個(gè)元素。調(diào)用resize之后，size將會(huì)返回n。如果n小于當(dāng)前大小，容器尾部的元素會(huì)被銷毀。如果n大于當(dāng)前大小，新默認(rèn)構(gòu)造的元素會(huì)添加到容器尾部。如果n大于當(dāng)前容量，在元素加入之前會(huì)發(fā)生重新分配。⑷reserve(Container::size_typen)強(qiáng)制容器把它的容量改為至少n,提供的n不小于當(dāng)前大小。這一般強(qiáng)迫進(jìn)行一次重新分配，因?yàn)槿萘啃枰黾印?如果n小于當(dāng)前容量，vector忽略它，這個(gè)調(diào)用什么都不做，string可能把它的容量減少為size()和n中大的數(shù)，但string的大小沒有改變。在我的經(jīng)驗(yàn)中，使用reserve來(lái)從一個(gè)string中修整多余容量一般不如使用“交換技巧”，那是條款17的主題。)這個(gè)簡(jiǎn)介表示了只要有元素需要插入而且容器的容量不足時(shí)就會(huì)發(fā)生重新分配(包括它們維護(hù)的原始內(nèi)存分配和回收，對(duì)象的拷貝和析構(gòu)和迭代器、指針和引用的失效)。所以，避免重新分配的關(guān)鍵是使用reserve盡快把容器的容量設(shè)置為足夠大，最好在容器被構(gòu)造之后立刻進(jìn)行。例如，假定你想建立一個(gè)容納1-1000值的vector<int>。沒有使用reserve，你可以像這樣來(lái)做：vector<int>v;for(inti=1;i<=1000;++i)v.push_back(i);在大多數(shù)STL實(shí)現(xiàn)中，這段代碼在循環(huán)過(guò)程中將會(huì)導(dǎo)致2到10次重新分配。(10這個(gè)數(shù)沒什么奇怪的。記住vector在重新分配發(fā)生時(shí)一般把容量翻倍，而1000約等于210。)把代碼改為使用reserve，我們得到這個(gè)：vector<int>v;v.reserve(1000);for(inti=1;i<=1000;++i)v.push_back(i);這在循環(huán)中不會(huì)發(fā)生重新分配。在大小和容量之間的關(guān)系讓我們可以預(yù)言什么時(shí)候插入將引起vector或string執(zhí)行重新分配,而且，可以預(yù)言什么時(shí)候插入會(huì)使指向容器中的迭代器、指針和引用失效。例如，給出這段代碼，strings;if(s.size()<s.capacity()){s.push_back('x');}push_back的調(diào)用不會(huì)使指向這個(gè)string中的迭代器、指針或引用失效，因?yàn)閟tring的容量保證大于它的大小。如果不是執(zhí)行push_back，代碼在string的任意位置進(jìn)行一個(gè)insert，我們?nèi)匀豢梢员ＷC在插入期間沒有發(fā)生重新分配，但是，與伴隨string插入時(shí)迭代器失效的一般規(guī)則一致，所有從插入位置到string結(jié)尾的迭代器/指針/引用將失效?；氐奖緱l款的主旨，通常有兩情況使用reserve來(lái)避免不必要的重新分配。第一個(gè)可用的情況是當(dāng)你確切或者大約知道有多少元素將最后出現(xiàn)在容器中。那樣的話，就像上面的vector代碼，你只是提前reserve適當(dāng)數(shù)量的空間。第二種情況是保留你可能需要的最大的空間，然后，一旦你添加完全部數(shù)據(jù)，修整掉任何多余的容量。2》使用“交換技巧”來(lái)修整vector過(guò)?？臻g/內(nèi)存有一種方法來(lái)把它從曾經(jīng)最大的容量減少到它現(xiàn)在需要的容量。這樣減少容量的方法常常被稱為“收縮到合適(shrinktofit)”。該方法只需一條語(yǔ)句：vector<int>(ivec).swap(ivec);表達(dá)式vector<int>(ivec健立一個(gè)臨時(shí)vector，它是ivec的一份拷貝：vector的拷貝構(gòu)造函數(shù)做了這個(gè)工作。但是，vector的拷貝構(gòu)造函數(shù)只分配拷貝的元素需要的內(nèi)存，所以這個(gè)臨時(shí)vector沒有多余的容量。然后我們讓臨時(shí)vector和ivec交換數(shù)據(jù)，這時(shí)我們完成了，ivec只有臨時(shí)變量的修整過(guò)的容量，而這個(gè)臨時(shí)變量則持有了曾經(jīng)在ivec中的沒用到的過(guò)剩容量。在這里(這個(gè)語(yǔ)句結(jié)尾)，臨時(shí)vector被銷毀，因此釋放了以前ivec使用的內(nèi)存，收縮到合適。3》用swap方法強(qiáng)行釋放STLVector所占內(nèi)存template<classT>voidClearVector(vector<T>&v)｛vector<T>vtTemp;vtTemp.swap(v);｝如vector<int>v;nums.push_back(1);nums.push_back(3);nums.push_back(2);nums.push_back(4);vector<int>().swap(v);/*或者v.swap(vector<int>());*//*或者｛std::vector<int>tmp=v; v.swap(tmp);｝;//加大括號(hào)｛｝是讓tmp退出｛｝時(shí)自動(dòng)析構(gòu)*/5.Vector內(nèi)存管理成員函數(shù)的行為測(cè)試C++STL的vector使用非常廣泛，但是對(duì)其內(nèi)存的管理模型一直有多種猜測(cè)，下面用實(shí)例代碼測(cè)試來(lái)了解其內(nèi)存管理方式，測(cè)試代碼如下：#include<iostream>#include<vector>usingnamespacestd;intmain(){vector<int>iVec;cout<<"容器大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"容器容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;//1個(gè)元素，容器容量為1iVec.push_back(1);cout<<"容器大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"容器容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;//2個(gè)元素，容器容量為2iVec.push_back(2);cout<<"容器大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"容器容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;//3個(gè)元素，容器容量為4iVec.push_back(3);cout<<"容器大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"容器容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;//4個(gè)元素，容器容量為4iVec.push_back(4);iVec.push_back(5);cout<<"容器大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"容器容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;//5個(gè)元素，容器容量為8iVec.push_back(6);cout<<"容器大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"容器容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;//6個(gè)元素，容器容量為8iVec.push_back(7);cout<<"容器大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"容器容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;//7個(gè)元素，容器容量為8iVec.push_back(8);cout<<"容器大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"容器容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;//8個(gè)元素，容器容量為8iVec.push_back(9);cout<<"容器大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"容器容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;//9個(gè)元素，容器容量為16/*vs2005/8容量增長(zhǎng)不是翻倍的，如9個(gè)元素容量910個(gè)元素容量13*//*測(cè)試effectivestl中的特殊的交換swap()*/cout<<"當(dāng)前vector的大小為:"<<iVec.size()<<endl;cout<<"當(dāng)前vector的容量為:"<<iVec.capacity()<<endl;vector<int>(iVec).swap(iVec);cout<<"臨時(shí)的vector<int>對(duì)象的大小為:"<<(vector<int>(iVec)).size()<<endl;cout<<"臨時(shí)的vector<int>對(duì)象的容量為:"<<(vector<int>(iVec)).capacity()<<endl;cout<<"交換后，當(dāng)前vector的大小為："<<iVec.size()<<endl;cout<<"交換后，當(dāng)前vector的容量為："<<iVec.capacity()<<endl;return0;}vector的其他成員函數(shù)c.assign(beg,end)：將[beg;end)區(qū)間中的數(shù)據(jù)賦值給c。c.assign(n,elem)：將n個(gè)elem的拷貝賦值給c。c.at(idx)：傳回索引idx所指的數(shù)據(jù)，如果idx越界，拋出out_of_range。c.back()：傳回最后一個(gè)數(shù)據(jù)，不檢查這個(gè)數(shù)據(jù)是否存在。c.front()：傳回地一個(gè)數(shù)據(jù)。get_allocator：使用構(gòu)造函數(shù)返回一個(gè)拷貝。c.rbegin()：傳回一個(gè)逆向隊(duì)列的第一個(gè)數(shù)據(jù)。c.rend()：傳回一個(gè)逆向隊(duì)列的最后一個(gè)數(shù)據(jù)的下一個(gè)位置。c.~vector<Elem>()：銷毀所有數(shù)據(jù)，釋放內(nèi)存。備注:在用vector的過(guò)程中的一些問題特此列出討論：1)vector<int>a;intb=5;a.push_back(b);此時(shí)若對(duì)b另外賦值時(shí)不會(huì)影響a[0]的值2)vector<int*>a;int*b;b=newint[4];b[0]=0;b[1]=1;b[2]=2;a.push_back(b);deleteb; //釋放b的地址空間for(inti=0;i<3;i++){cout<<a[0][i]<<endl;}此時(shí)輸出的值并不是一開始b數(shù)組初始化的值，而是一些無(wú)法預(yù)計(jì)的值.分析:根據(jù)1)2)的結(jié)果，可以想到，在1)中，往a向量中壓入的是b的值，即a[O]=b，此時(shí)a[0]和b是存儲(chǔ)在兩個(gè)不同的地址中的?因此改變b的值不會(huì)影響a[0];而在2)中，因?yàn)槭前岩粋€(gè)地址(指針)壓入向量a,即a[O]=b，因此釋放了b的地址也就釋放了a[0]的地址，因此a[0]數(shù)組中存放的數(shù)值也就不得而知了.二、JAVA中Vector用法：Java中Vector和ArrayList的區(qū)別：首先看這兩類都實(shí)現(xiàn)List接口，而List接口一共有三個(gè)實(shí)現(xiàn)類，分別是ArrayList、Vector和LinkedList。List用于存放多個(gè)元素，能夠維護(hù)元素的次序，并且允許元素的重復(fù)。3個(gè)具體實(shí)現(xiàn)類的相關(guān)區(qū)別如下：ArrayList是最常用的List實(shí)現(xiàn)類，內(nèi)部是通過(guò)數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，它允許對(duì)元素進(jìn)行快速隨機(jī)訪問。數(shù)組的缺點(diǎn)是每個(gè)元素之間不能有間隔，當(dāng)數(shù)組大小不滿足時(shí)需要增加存儲(chǔ)能力，就要講已經(jīng)有數(shù)組的數(shù)據(jù)復(fù)制到新的存儲(chǔ)空間中。當(dāng)從ArrayList的中間位置插入或者刪除元素時(shí)，需要對(duì)數(shù)組進(jìn)行復(fù)制、移動(dòng)、代價(jià)比較高。因此，它適合隨機(jī)查找和遍歷，不適合插入和刪除。Vector與ArrayList一樣，也是通過(guò)數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，不同的是它支持線程的同步，即某一時(shí)刻只有一個(gè)線程能夠?qū)慥ector,避免多線程同時(shí)寫而引起的不一致性，但實(shí)現(xiàn)同步需要很高的花費(fèi)，因此，訪問它比訪問ArrayList慢。LinkedList是用鏈表結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，很適合數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)插入和刪除，隨機(jī)訪問和遍歷速度比較慢。另外，他還提供了List接口中沒有定義的方法，專門用于操作表頭和表尾元素，可以當(dāng)作堆棧、隊(duì)列和雙向隊(duì)列使用。查看Java源代碼，發(fā)現(xiàn)當(dāng)數(shù)組的大小不夠的時(shí)候，需要重新建立數(shù)組，然后將元素拷貝到新的數(shù)組內(nèi)，ArrayList和Vector的擴(kuò)展數(shù)組的大小不同。ArrayList中：publicbooleanadd(Ee){ensureCapacity(size+1);//增加元素，判斷是否能夠容納。不能的話就要新建數(shù)組elementData[size++]=e;returntrue;}publicvoidensureCapacity(intminCapacity){modCount++;intoldCapacity=elementData.length;if(m