C++标准模板库(STL)vector的常见用法详解

        vector翻译为向量，但是这里使用“变长数组”的叫法更容易理解，也即“长度根据需要而自动改变的数组”。在考试题中，有时会碰到只用普通数组会超内存的情况，这种情况使用vector会让问题的解决便捷许多。另外，vector还可以用来以邻接表的方式储存图，这对无法使用邻接矩阵的题目（结点数太多）、又害怕使用指针实现邻接表的读者是非常友好的，写法也非常简洁。

       如果要使用vector，则需要添加vector头文件，即 #include <vector>. 除此之外，还需要再头文件下面加上一句“using namespace std;”，这样就可以在代码中使用vector了。下面来看vector的一些常见用法。

 

1. vector的定义

单独定义一个vector：

vector<typename>name;

上面这个定义其实相当于是一维数组name[SIZE],只不过其长度可以根据需要进行变化，比较节省空间，说通俗了就是“变长数组”。

和一维数组一样，这里的typename可以是任何基本类型，例如int,double,char,结构体等，也可以是STL标准容器，例如vector、set、queue等。需要注意的是，如果typename也是一个STL容器，定义的时候要记得在>>符号之间加上空格，因为一些使用C++11之前标准的编译器会把它视为移位操作，导致编译错误，下面是一些简单的例子：

vector<int> name;
vector<double> name;
vector<char> name;
vector<node> name; //node是结构体的类型

如果typename是vector，就是下面的定义：

vector<vector<int> >name; //>>之间要加空格

可以很容易联想到二维数组的定义，即其中一维是一个数组的数组。那么二维vector数组也是一样，即Arrayname[]中的每一个元素都是一个vector。初学者可以把二维vector数组当作两个维都可变长的二维数组理解。

然后来看定义vector数组的方法：

vector<typename> Arrayname[arraySize];

例如

vector<int> vi[100];

这样Arrayname[0]~Arrayname[arraySize - 1]中每一个都是一个vector容器。

与vector<vector<int>>name不同的是，这种写法的一维长度已经固定为arraySize，另一维才是“变长”的。

 

2. vector容器内元素的访问

vector一般有两种访问方式：通过下标访问或通过迭代器访问。

（1）通过下标访问

       和访问普通的数组一样，对一个定义vector<typename>vi的vector容器来说，直接访问vi[index]即可（如vi[0]、vi[1]）.这里下标是从0到vi.size()-1,访问这个范围外的元素可能会运行出错。

（2）通过迭代器访问

      迭代器(iterator)可以理解为一种类似指针的东西，其定义是：

 vectot<typename>::iterator it;

      这样it就是一个vectot<typename>::iterator型的变量，得到了迭代器it，可以通过*it来访问vector里的元素。

      例如，有这样一个vector容器：

vector<int> vi;
for (int i = 1; i <= 5; ++i) {  //循环完毕后vi中元素为1 2 3 4 5
    vi.push_back(i); //push_back(i)在vi的末尾添加i，即依次添加1 2 3 4 5
}

       可以通过类似下标和指针访问数组的方式来访问容器内的元素：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;
    for (int i = 1; i <= 5; ++i)
        vi.push_back(i);
    //vi.begin()取vi的首元素地址，而it指向这个地址
    vector<int>::iterator it = vi.begin();
    for (int i = 0; i < 5; ++i)
        cout << *(it + i) << " "; //输出vi[i]
    cout << endl;

    return 0;
}

      输出结果：

1 2 3 4 5 6

      从这里可以看出vi[i]和*(vi.begin()+i)是等价的。

      既然上面说了begin()函数的作用为取vi的首元素地址，那么这里还需要提到end()函数。和begin()不同的是，end()并不是取vi的尾元素地址，而是取尾元素地址的下一个地址。end()作为迭代器末尾标志，不储存任何元素。美国人思维比较习惯左闭右开，在这里begin()和end()也是如此。

      除此之外，迭代器还实现了两种自加操作：++it和it++(自减操作同理)，于是有了另一种遍历vector中元素的写法：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;
    for (int i = 1; i <= 5; ++i)
        vi.push_back(i);
    //vector的迭代器不支持it < vi.end()写法，因此循环条件只能用it != vi.end()
    for (vector<int>::iterator it = vi.begin(); it != vi.end(); ++it)
        cout << *it << " "; //输出vi[i]
    cout << endl;

    return 0;
}

      输出结果：

1 2 3 4 5 6

      最后需要指出，在常用STL容器中，只有在vector和string中，才允许使用vi.begin()+3这种迭代器加上整数的写法。

 

3. vector常用函数实例解析

（1）push_back()

       push_back(x)就是在vector后面添加一个元素x，时间复杂度为O(1).

       示例如下:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;
    for (int i = 1; i <= 3; ++i)
        vi.push_back(i);  //将1、2、3依次插入vi末尾
    
    for (int i = 0; i < vi.size(); i++) {
        //size()函数给出vi中元素的个数
        cout << vi[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

输出结果：

1 2 3

 

（2）pop_back()

      pop_back()用以删除vector的尾元素，时间复杂度为O(1).

       示例如下:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;
    for (int i = 1; i <= 3; ++i)
        vi.push_back(i);  //将1、2、3依次插入vi末尾

    vi.pop_back();  //删除vi的尾元素3

    for (unsigned int i = 0; i < vi.size(); i++) {
        //size()函数给出vi中元素的个数
        cout << vi[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

输出结果：

1 2

 

（3）size()

       size()用来获得vector中的元素个数，时间复杂度为O(1).size()返回的是unsigned类型，不过一般来说用%d不会出很大问题，这一点对于所有STL容器都是一样的。

        示例如下:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;
    for (int i = 1; i <= 3; ++i)
        vi.push_back(i);  //将1、2、3依次插入vi末尾

    vi.pop_back();  //删除vi的尾元素3

    for (unsigned int i = 0; i < vi.size(); i++) {
        //size()函数给出vi中元素的个数
        cout << vi[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

输出结果：

3

 

（4）clear()

       clear()用来清空vector中的所有元素，时间复杂度为O(N),其中N为vector中元素的个数。

       示例如下:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;
    for (int i = 1; i <= 3; ++i)
        vi.push_back(i);  //将1、2、3依次插入vi末尾
    vi.clear();
    cout << vi.size() << endl;

    return 0;
}

输出结果：

0

 

（5）insert()

       insert(it,x)用来向vector的任意迭代器it处插入一个元素x，时间复杂度为O(N）.

       示例如下:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;
    for (int i = 1; i <= 5; ++i)
        vi.push_back(i);  //将1、2、3、4、5依次插入vi末尾
    vi.insert(vi.begin() + 2, -1);  //将-1插入vi[2]的位置
    for (int i = 0; i < vi.size(); i++) {
        cout << vi[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

输出结果：

1 2 -1 3 4 5

 

（6）erase()

       erase()有两种用法：删除单个元素、删除一个区间内的所有元素。所有复杂度均为O(N).

       ① 删除单个元素

       erase(it)即删除迭代器为it处的元素。

       示例如下:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;
    for (int i = 5; i <= 9; ++i)
        vi.push_back(i);  //将5、6、7、8、9依次插入vi末尾
    //删除8（vi.begin()对应的是vi[0]）
    vi.erase(vi.begin() + 3);
    for (int i = 0; i < vi.size(); i++) {
        cout << vi[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

 

输出结果：

5 6 7 9

       ② 删除一个区间内的所有元素

       erase(first,last)即删除[first, last)内的所有元素。

       示例如下:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vi;
    for (int i = 5; i <= 9; ++i)
        vi.push_back(i);  //将5、6、7、8、9依次插入vi末尾
    vi.erase(vi.begin() + 1, vi.begin() + 4);  //删除vi[1],vi[2],vi[3]
    for (int i = 0; i < vi.size(); i++) {
        cout << vi[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

输出结果：

5 9

 

4. vector的常见用途

 （1）储存数据

     ① vector本身可以作为数组使用，而且在一些元素个数不确定的场合可以很好地节省空间；

     ② 有些场合需要根据一些条件把部分数据输出在同一行，数据中间用空格隔开。由于输出数据的个数是不确定的，为了更方便地处理最后一个满足条件的数据后面不输出额外的空格，可以先用vector

 （2）用邻接表存储图

      使用vector实现邻接表可以让一些对指针不太熟悉的读者有一个比较方便的写法。