c++之vector
一、vector基本操作
vector是动态数组，其元素可以是任意类型，比如下面是一个简单的例子，这个例子中，就会介绍到vector的创建、赋值、访问以及一些方法。
#include <iostream> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; void modify(vector< vector<int> > &ivec){ // 在第一行的下标2处添加一个元素666 ivec[0].insert(ivec[0].begin() + 2, 666); // 在第六行的下标1处删除一个元素 ivec[5].erase(ivec[5].begin() + 1); // 删除最后一行 ivec[9].clear(); } int main() { vector< vector<int> > ivec; for (int i = 0; i < 10; i++) { vector<int> vec; for (int j = 0; j < 10; j++) { vec.push_back(i + j); } ivec.push_back(vec); } // 在第一行末尾添加一个元素 ivec[0].push_back(999); // 将第二行末尾的两个元素删除 ivec.at(1).pop_back(); ivec.at(1).pop_back(); // 直接访问 for (int i = 0; i < ivec.size(); i++) { for (int j = 0; j < ivec[i].size(); j++) { cout << ivec[i][j] << " "; } cout << endl; } cout << endl; // 调用函数 modify(ivec); // 使用指针访问 vector< vector<int> >::iterator IE; vector<int>::iterator it; for (IE = ivec.begin(); IE != ivec.end(); IE++) { for (it = (*IE).begin(); it != (*IE).end(); it++) { cout << *it << " "; } cout << endl; } cout << endl; cout << ivec[0][10] << endl; // 999 cout << ivec[0].at(10) << endl; // 999 cout << ivec.at(0).at(10) << endl; // 999 // 注意这里front/back和begin/end的区别， cout << ivec[0].front() << endl; // 即front返回的时第一行的第一个元素；而begin是迭代器，需要用*访问到元素 cout << ivec[0].back() << endl; // 同样，back返回的时第一行的最后一个元素；而back是迭代器，需要用*访问到元素 cout << ivec[0][1000] << endl; //1398145138 越界！但是c++不会报错，就像过马路一样，不该过时，没人提醒你不该过，出了错自己扛。 system("pause"); }
最终结果如下：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 999 1 2 3 4 5 6 7 8 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 1 666 2 3 4 5 6 7 8 9 999 1 2 3 4 5 6 7 8 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5 7 8 9 10 11 12 13 14 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 9 9 9 0 999 1398145138
即我们需要引入库文件 vector。 然后这里创建的是一个二维int型数组，对于元素，我们可以用[]访问，也可以用at()访问，但是前者在越界时不会提示。另外，vector支持迭代器，用起来会比较方便。vector与传统数组的区别在于vector不需要指定数组的打下，而是动态变化的。 另外，我们可以看到，可以使用push_back()和pop_back()方便的操作数组；使用insert()和erase()可以很容易地在任何位置添加或者删除数组； 使用begin()和end()可以获取到vector的迭代器；使用size()可以获得vector的大小。 更多详细内容可以看程序注释。
而如果我们希望将之作为参数传入函数中调用应该怎么做呢？上述的modify就是一个例子，即我们将上面程序中两个循环输出之间的 insert和erase 封装为一个函数，然后直接调用即可，值得注意的是参数的变量名前要有 &，这样才能成功调用。
二、vector赋初始值
在上面的例子中，我们使用push_back给vector赋值，但是如果我们希望直接赋值呢，难道要用多个push_back吗？这显然是不合理的，所以，下面介绍几种赋值方法。
1、不带参数的构造函数初始化：
//初始化一个size为0的vector vector<int> foo;
2、构造默认值的vector：
vector<int> arr(10); // 返回默认值为0，长度为10
如果我们第二个参数也是一个数字，那么就是默认值：
vector<int> arr(10, 8); //长度为10，值全部为8
3、根据数组地址进行初始化：
int a[5] = {88, 52, 36, 96, 7}; vector<int> arr(a, a+5);
如上，我们构建出来的vector长度为5，值和数组a的值相同。这种方法比较常用。
4、通过同类型的vector进行初始化：
vector<int> a(10, 8); vector<int> arr(a);
如上，得到的arr和a是一样的。
5、使用insert初始化：
int a[6] = {6, 6, 6, 6, 6, 6}; vector<int> arr; arr.insert(arr.begin(), a, a + 7);
三、vector算法
在上面的例子中，我们对vector可以进行简单的操作，而除此之外，vector还提供了一些简单的算法供我们使用，比如vector元素的反转以及排序等等。
在使用算法时，需要引入头文件：
#include<algorithm>
接着，就可以使用下面的常见算法了。
1、reverse() - 元素反转。
在引入algorithm库文件之后，直接使用reverse(vec.begin(), vec.end())；即可实现反转功能，如下所示：
#include <iostream> #include <algorithm> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; void output(vector<int> &arr) { vector<int>::iterator it; for (it = arr.begin(); it != arr.end(); it++) { cout << *it << " "; } cout << endl; } int main() { int a[10] = {15, 85, 65, 12, 5}; vector<int> arr(a, a+5); // 输出初始vector output(arr); // 反转 reverse(arr.begin(), arr.end()); // 输出反转之后的vector output(arr); system("pause"); }
最终结果如下：
15 85 65 12 5 5 12 65 85 15
可见，通过reverse，成功实现了反转功能。
2、 sort() - 元素排序
同样，需要引入algorithm库文件，然后直接使用sort(vec.begin(), vec.end())；即可实现vector的排序。如下：
#include <iostream> #include <algorithm> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; void output(vector<int> &arr) { vector<int>::iterator it; for (it = arr.begin(); it != arr.end(); it++) { cout << *it << " "; } cout << endl; } int main() { int a[10] = {15, 85, 65, 12, 5}; vector<int> arr(a, a+5); // 输出初始vector output(arr); // 排序 sort(arr.begin(), arr.end()); // 输出排序之后的vector output(arr); system("pause"); }
最终，实现了从小到大的排序：
15 85 65 12 5 5 12 15 65 85
默认情况下是升序排序，如果我们希望降序排序，可以定义一个函数，如下：
#include <iostream> #include <algorithm> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; void output(vector<int> &arr) { vector<int>::iterator it; for (it = arr.begin(); it != arr.end(); it++) { cout << *it << " "; } cout << endl; } bool camp(int &a, int &b) { return a>b; } int main() { int a[10] = {15, 85, 65, 12, 5}; vector<int> arr(a, a+5); // 输出初始vector output(arr); // 反转 sort(arr.begin(), arr.end(), camp); // 输出反转之后的vector output(arr); system("pause"); }
这样，最终的结果就是降序排序，如下：
15 85 65 12 5 85 65 15 12 5
四、元素是结构体的vector
之前使用到的vector，其元素都是相同类型的，比如int、double等，但是，如果希望类型是不同的结构体呢，这时就需要用到结构体了，如下所示：
#include <iostream> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; struct Phi { int i; double j; }; int main() { vector<struct Phi> pvec; struct Phi phi; phi.i = 1; phi.j = 1.1; pvec.push_back(phi); cout << pvec[0].i << endl; // 1 vector<struct Phi>::iterator it = pvec.begin(); cout << it->i << endl; // 1 cout << (*it).i << endl; // 1 system("pause"); }
最终结果如下：
1 1 1
- 注意：这里struct Phi的定义必须在全局中，而不能在main()函数中，否则会报错。
- 这里声明结构体vector时，可以是vector<struct Phi> pvec也可以是vector<Phi> pvec（定义遍历器同理），因为Phi就代表一种数据类型了，所以struct也是可以省略不写的。
- 在获取数据时，我们可以有三种方法：即pvec[0].i，即这个结构体数组中第一个的i值；或者it->i这是用迭代器进行访问的一种方式；或者是(*it).i也是使用迭代器访问的一种方式。
- 同样的，struct Phi phi也可以写成Phi phi，即省略strcut不写，但写了之后易读性会更好一些。
上面的过程中，仅仅是对vector的基本操作，但是我为了解决实际问题：网格上的每个坐标都有一个vector，这个vector存着若干个结构体，每个结构体里存储着晶粒标号和相场值；所以，这个遍历器应当是一个二维数组用来表示特定的一个点，所以，可以是下面这样的：
#include <iostream> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; struct Phi { int i; double j; }; int main() { // 创建一个vector，其中元素是结构体 vector<struct Phi> pvec; // 创建结构体 Phi phi; phi.i = 1; phi.j = 0.1; pvec.push_back(phi); // 将一个结构体push_back到vector中 // 这里一旦覆盖，相当于又创建了一个结构体 phi.i = 3; phi.j = 0.2; pvec.push_back(phi); // push_back // 同样的，又创建了一个结构体 phi.i = 5; phi.j = 0.7; pvec.push_back(phi); cout << pvec[2].j << endl; // 创建一个迭代器，相当于指针，这里使用foo[0][0]，这样，就可以使用二维数组了。 vector<struct Phi>::iterator foo[0][0]; foo[0][0] = pvec.begin(); cout << (foo[0][0] + 1)->i << endl; // 3 system("pause"); }
即这里的vector我多push_back进入了几个结构体，然后，这里的迭代器用的是foo[0][0]，即表示(0, 0)这个坐标点的结构体是pvec，其他的坐标点同样可以这样表示。
于是，我们可以用嵌套的for循环来解决这个问题，如下：
#include <iostream> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; struct Phi { int i; double j; }; int main() { for (int i = 0; i < 10; i++) { for (int j = 0; j < 10; j++) { // 创建一个vector，其中元素是结构体 vector<struct Phi> pvec; // 创建一个迭代器，相当于指针，这里使用foo[i][j]，实现对每一个网格点的赋值 vector<struct Phi>::iterator foo[i][j]; // 创建结构体 Phi phi; phi.i = 1; phi.j = 0.1; pvec.push_back(phi); // 将一个结构体push_back到vector中 // 这里一旦覆盖，相当于又创建了一个结构体 phi.i = 3; phi.j = 0.2; pvec.push_back(phi); // push_back // 同样的，又创建了一个结构体 phi.i = 5; phi.j = 0.7; pvec.push_back(phi); foo[i][j] = pvec.begin(); } } // cout << foo[1][1]->i << " " << foo[1][1]->j << endl; system("pause"); }
如上，每个for循环中，我们都创建一个vector，然后创建一个迭代器，接着，我们就可以将多个结构体push到这个vector中，最后，我们让迭代器指向这个vector即可。但是，vector更占据内存（nector是对数组的包装，故占用内存更多），所以，格点的数量即使不是很多，就会因为内存占用过多而崩溃，另外，因为这个指针是在for循环之内的局部变量，所以无法在for循环之外来访问，并且将之声明为全局变量时还会报错，即使声明为全局变量，内存占用较多的问题也不能忽视，特别是在项目中，如果晶粒数特别多，这种方法还是不可取的。但是这个探索还是有意义的，至少，这个思路是对的。
5月15日更新 - 上面的计算并不是说真的在数量大时就崩溃，而是程序有问题，下面贴上正确的程序；
#include <iostream> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; struct Phi { int m; double n; }; int main() { vector<struct Phi>::iterator foo[100][100]; vector<struct Phi> pvec[100][100]; Phi phi; for (int i = 0; i < 100; i++) { for (int j = 0; j < 100; j++) { // 创建结构体 phi.m = i; phi.n = 0.1; pvec[i][j].push_back(phi); phi.m = i; phi.n = 0.2; pvec[i][j].push_back(phi); phi.m = i; phi.n = 0.7; pvec[i][j].push_back(phi); foo[i][j] = pvec[i][j].begin(); } } cout << (foo[88][88] + 1)->m << endl; cout << (foo[88][88] + 1)->n << endl; system("pause"); }
如上所示，这个程序可以正常运行，并且在数据比较大的时候，也不会出现问题。方法： 问题的解决需要拆分，即将大问题拆分为小问题，对于小问题要不断地试错。 这里，我们使用的foo[100][100]是指针，所以需要和vector对应，即prev[100][100]，这样对应就不会出现上一个程序中的问题了，并且也不会存在重复创建vector的问题，即使到了100这个量级上，也不会使程序崩溃。这个程序运行之后，结果如下：
#include <iostream> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; struct Phi { int m; double n; }; int main() { vector<struct Phi>::iterator foo[100][100]; vector<struct Phi> pvec[100][100]; Phi phi; for (int i = 0; i < 100; i++) { for (int j = 0; j < 100; j++) { // 创建结构体 phi.m = i; phi.n = 0.1; pvec[i][j].push_back(phi); phi.m = i; phi.n = 0.2; pvec[i][j].push_back(phi); phi.m = i; phi.n = 0.7; pvec[i][j].push_back(phi); foo[i][j] = pvec[i][j].begin(); } } cout << (foo[88][88] + 1)->m << endl; cout << (foo[88][88] + 1)->n << endl; system("pause"); }
另外，我们还可以做下面简单的操作：
#include <iostream> #include <windows.h> #include <vector> using namespace std; struct Phi { int m; double n; }; int main() { vector<struct Phi>::iterator foo[200][200]; vector<struct Phi> pvec[200][200]; Phi phi; for (int i = 0; i < 200; i++) { for (int j = 0; j < 200; j++) { // 创建结构体 phi.m = i; phi.n = 0.1; pvec[i][j].push_back(phi); phi.m = i + 1; phi.n = 0.2; pvec[i][j].push_back(phi); phi.m = i + 2; phi.n = 0.7; pvec[i][j].push_back(phi); foo[i][j] = pvec[i][j].begin(); } } // 通过指针访问 cout << (foo[185][88] + 1)->m << endl; cout << (foo[188][88] + 1)->n << endl; cout << endl; // 通过at()访问 cout << pvec[185][88].at(1).m << endl; cout << pvec[185][88].at(1).n << endl; cout << endl; // 访问(185, 88)的所有结构体元素 for (foo[185][88] = pvec[185][88].begin(); foo[185][88] != pvec[185][88].end(); foo[185][88]++) { cout << foo[185][88]->m << " " << foo[185][88]->n << endl; } cout << endl; // 添加一个结构体 phi = {88, 0.0}; pvec[185][88].push_back(phi); phi = {52, 10e-8}; pvec[185][88].insert(pvec[185][88].begin() + 1, phi); // 打印结果 for (foo[185][88] = pvec[185][88].begin(); foo[185][88] != pvec[185][88].end(); foo[185][88]++) { cout << foo[185][88]->m << " " << foo[185][88]->n << endl; } cout << endl; // 删除值小于10e-5的结构体 for (foo[185][88] = pvec[185][88].begin(); foo[185][88] != pvec[185][88].end(); foo[185][88]++) { if (foo[185][88]->n < 10e-5) { pvec[185][88].erase(foo[185][88]); foo[185][88]--; } } cout << endl; // 打印结果 for (foo[185][88] = pvec[185][88].begin(); foo[185][88] != pvec[185][88].end(); foo[185][88]++) { cout << foo[185][88]->m << " " << foo[185][88]->n << endl; } cout << endl; system("pause"); }
注意，这里用了phi = {}的形式给结构体赋值，就要求使用下面方式调用，即使用c++11
PS C:\Users\Administrator\Desktop> g++ t.cpp -o t -std=c++11 PS C:\Users\Administrator\Desktop> start t
结果如下：
186 0.2 186 0.2 185 0.1 186 0.2 187 0.7 185 0.1 52 1e-007 186 0.2 187 0.7 88 0 185 0.1 186 0.2 187 0.7
即我们可以在这个结构体数组中插入、删除、访问等。
另外，如果是结构体vector，我们也是可以使用sort函数进行排序的，需要引入头文件 <algorithm>，如下：
#include <iostream> #include <windows.h> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; struct Phi { int m; double n; }; bool LessSort(Phi a, Phi b) { return (a.n > b.n); } int main() { vector<struct Phi>::iterator foo[200][200]; vector<struct Phi> pvec[200][200]; Phi phi; for (int i = 0; i < 200; i++) { for (int j = 0; j < 200; j++) { // 创建结构体 phi.m = i + 2; phi.n = 0.1; pvec[i][j].push_back(phi); phi.m = i; phi.n = 0.2; pvec[i][j].push_back(phi); phi.m = i + 1; phi.n = 0.7; pvec[i][j].push_back(phi); foo[i][j] = pvec[i][j].begin(); } } // 通过指针访问 cout << (foo[185][88] + 1)->m << endl; cout << (foo[188][88] + 1)->n << endl; cout << endl; // 通过at()访问 cout << pvec[185][88].at(1).m << endl; cout << pvec[185][88].at(1).n << endl; cout << endl; // 访问(185, 88)的所有结构体元素 for (foo[185][88] = pvec[185][88].begin(); foo[185][88] != pvec[185][88].end(); foo[185][88]++) { cout << foo[185][88]->m << " " << foo[185][88]->n << endl; } cout << endl; // 添加一个结构体 phi = {88, 0.0}; pvec[185][88].push_back(phi); phi = {52, 10e-8}; pvec[185][88].insert(pvec[185][88].begin() + 1, phi); // 结构体vector排序 sort(pvec[185][88].begin(), pvec[185][88].end(), LessSort); // 打印结果 for (foo[185][88] = pvec[185][88].begin(); foo[185][88] != pvec[185][88].end(); foo[185][88]++) { cout << foo[185][88]->m << " " << foo[185][88]->n << endl; } cout << endl; // 删除值小于10e-5的结构体 for (foo[185][88] = pvec[185][88].begin(); foo[185][88] != pvec[185][88].end(); foo[185][88]++) { if (foo[185][88]->n < 10e-5) { pvec[185][88].erase(foo[185][88]); foo[185][88]--; } } cout << endl; // 打印结果 for (foo[185][88] = pvec[185][88].begin(); foo[185][88] != pvec[185][88].end(); foo[185][88]++) { cout << foo[185][88]->m << " " << foo[185][88]->n << endl; } cout << endl; system("pause"); }
如上是一个降序排序，当然也可以进行升序排序。
除此之外，如果我们希望调用结构体vector的数组，如下所示：
#include <iostream> #include <windows.h> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; // 结构体声明 struct Grain { int key; double phi; }; const int N = 7; const int Nx = 300; const int Ny = 300; // 排序函数 bool LessSort(Grain a, Grain b) { return (a.phi > b.phi); }; // 调用grid[][] void foo(vector<struct Grain> grid[][Ny], vector<struct Grain>::iterator it[][Ny], int N, int Nx, int Ny); int main() { // 结构体vector vector<struct Grain> grid[Nx][Ny]; // 结构体vector迭代器 vector<struct Grain>::iterator it[Nx][Ny]; Grain grain; // 每个格点都是一个vector，赋值 for (int i = 0; i < Nx; i++) { for (int j = 0; j < Ny; j++) { // 创建结构体 grain.key = i + 2; grain.phi = 0.1; grid[i][j].push_back(grain); grain.key = i; grain.phi = 0.2; grid[i][j].push_back(grain); grain.key = i + 1; grain.phi = 0.7; grid[i][j].push_back(grain); it[i][j] = grid[i][j].begin(); } } // 推荐！ 通过指针访问，即使超出边界也不会崩溃，值为0。 cout << (it[185][88] + 1)->key << endl; cout << (it[188][88] + 3)->phi << endl; cout << endl; // 不推荐！通过at()访问，如果超出边界则会程序崩溃，另外，使用下标也不会崩溃，但是用指针更好 cout << grid[185][88].at(0).key << endl; cout << grid[185][88].at(0).phi << endl; cout << endl; // 访问(185, 88)的所有结构体元素 for ( it[185][88] = grid[185][88].begin(); it[185][88] != grid[185][88].end(); it[185][88]++) { cout << it[185][88]->key << " " << it[185][88]->phi << endl; } cout << endl; // 添加一个结构体 grain = {88, 0.0}; grid[185][88].push_back(grain); grain = {52, 1e-7}; grid[185][88].insert(grid[185][88].begin() + 1, grain); // 结构体vector排序 sort(grid[185][88].begin(), grid[185][88].end(), LessSort); // 打印结果 for (it[185][88] = grid[185][88].begin(); it[185][88] != grid[185][88].end(); it[185][88]++) { cout << it[185][88]->key << " " << it[185][88]->phi << endl; } cout << endl; // 删除值小于10e-5的结构体 for (it[185][88] = grid[185][88].begin(); it[185][88] != grid[185][88].end(); it[185][88]++) { if (it[185][88]->phi < 10e-5) { grid[185][88].erase(it[185][88]); it[185][88]--; } } cout << endl; // 打印结果 for (it[185][88] = grid[185][88].begin(); it[185][88] != grid[185][88].end(); it[185][88]++) { cout << it[185][88]->key << " " << it[185][88]->phi << endl; } cout << endl; foo(grid, it, N, Nx, Ny); system("pause"); } void foo(vector<struct Grain> grid[][Ny], vector<struct Grain>::iterator it[][Ny], int N, int Nx, int Ny) { cout << grid[185][88].at(0).key << endl; cout << grid[185][88].at(0).phi << endl; // 使用迭代器访问 it[185][88] = grid[185][88].begin(); cout << it[185][88]->key << endl; cout << it[185][88]->phi << endl; cout << "66666666666666" << endl; }
即定义函数的时候，结构体数组参数只需要直接传入，不需要使用 &，这个方式和一般的多维数组的定义方式是一致的。
另外，我们在用for循环的时候，格式并不是通常那么简单，也可以是下面这样的：
for (it[185][88] = grid[185][88].begin(), it_b[185][88] = grid_b[185][88].begin(); it[185][88] != grid[185][88].end(); it[185][88]++, it_b[185][88]++) { cout << it[185][88]->key << " " << it[185][88]->phi << "grid" << endl; cout << it_b[185][88]->key << " " << it_b[185][88]->phi << "grid_b" << endl; } cout << endl;
如上所示，我们以it[188][85]为限定变量，但是完全也可以让 it_b[185][88] 赋初值并且让其累加，只是不参与其中的计算而已。
