vector
1.vector的介绍及使用
1.1 vector的介绍
使用STL的三个境界：能用，明理，能扩展 ，那么下面学习vector，我们也是按照这个方法去学习
2 vector的使用
在学习vector过程中重要的是理解接口的功能，并加以运用
2.1 vector的定义
接下来展示vector重要接口：
| (constructor)构造函数声明 | 接口说明 |
|---|---|
| vector()（重点） | 无参构造 |
| vector（size_type n, const value_type& val =value_type()） | 构造并初始化 n val |
| vector (const vector& x); （重点） | 拷贝构造 |
| vector (InputIterator first, InputIterator last); | 使用迭代器进行初始化构造 |
2.2 vector iterator的使用
| iterator的使用 | 接口说明 |
|---|---|
| begin + end（重点 | 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下一个位置的 iterator |
| rbegin +rend | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator |
如图所示可以更好地理解：
2.3 vector 内容存储
| 容量空间 | 接口说明 |
|---|---|
| size()（重点 | 获取数据个数 |
| capacity()（重点） | 获取容器大小 |
| empty() | 判断是否为空 |
| resize() (重点) | 可以改变vector的size大小 |
| reserve() （重点） | 可以改变capacity的大小 |
以下有几点需注意：
1：capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为，vector增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
2：reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
void reserve(int x)
{
if (x > capacity())
{
int temp = size();
T* tmp = new T[x];
/*memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());*/
for (int i = 0;i < temp;i++)
{
tmp[i] = _start[i];//如果vector存的值是string为了防止浅拷贝,tmp[i]就是string类型,_start[i]也是string类型,而string" = "是深拷贝,那么用string深拷贝来解决这个问题
}
delete[]_start;
_start = tmp;
_finish = tmp + temp;
_end_of_storage = tmp + x;
}
}
void resize(int n, T val = T())
{
if (n < size())
{
_finish =_start + n;
}
else
{
reserve(n);
while(_finish<_start+n)
{
push_back(val);
}
}
}
int capacity()
{
return _end_of_storage - _start;
}
bool empty()
{
return _start==_finish;
}
int size()
{
return _finish-_start;
}
2.4 vector的增删查改
| vector的增删查改 | 接口说明 |
|---|---|
| push_back（重点） | 尾插 |
| pop_back （重点） | 尾删 |
| find | 查找。（注意这个是算法模块实现） |
| insert (重点) | 在position之前插入val |
| erase （重点） | 删除position位置的数据 |
| swap | 交换俩个vector的数据 |
| operator[](重点） | 与访问数组一样 |
vector插入和删除代码实现
vector插入和删除代码使用
2.5 迭代器失效问题 (重点)
迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T 。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。*
1:会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等。
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
auto it = v.begin();
// 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
// v.resize(100, 8);
// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
// v.reserve(100);
// 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
// v.insert(v.begin(), 0);
// v.push_back(8);
// 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
v.assign(100, 8);
/*
出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释
放掉，而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块
已经被释放的空间，而引起代码运行时崩溃。
解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给
it重新赋值即可。
*/
while(it != v.end())
{
cout<< *it << " " ;
++it;
}
cout<<endl;
return 0;
}
2.指定位置元素的删除操作 erase
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
// 使用find查找3所在位置的iterator
vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
v.erase(pos);
cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
return 0;
}
可得：
erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。
SGI STL中，迭代器失效后，代码并不一定会崩溃，但是运行
结果肯定不对，如果it不在begin和end范围内，肯定会崩溃的。
3.与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效(数据的挪动而导致空间与数据不对齐)
#include <string>
void TestString()
{
string s("hello");
auto it = s.begin();
// 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容
// 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了
// 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃
//s.resize(20, '!');
while (it != s.end())
{
cout << *it;
++it;
}
cout << endl;
it = s.begin();
while (it != s.end())
{
it = s.erase(it);
// 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后
// it位置的迭代器就失效了
// s.erase(it);
++it;
}
}
3 vector的实现
头文件（包含接口的实现）
#pragma once
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
using namespace std;
template<class T>
class vector
{
typedef T* iterator;
/*typedef const T* const_iterator;*/
public:
vector()//默认构造
{}
~vector()//析构
{
if (_start != nullptr)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
}
vector(vector<T>& v)//拷贝构造
{
reserve(v.size());
for(auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
vector<T>& operator=(vector<T>& v)
{
assert(_start != v.begin());
reserve(v.size());
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
return *this;
}
//void swap(vector<T>& v)
//{
// std::swap(_finish, v._finish);
// std::swap(_start, v._start);
// std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
//}
//
//void Swap(vector<T>& v)
//{
// std::swap(_start, v._start);
// std::swap(_finish, v._finish);
// std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
//}
//现代写法
//vector<T>& operator=(vector<T>& v)
//{
// Swap(v);
// return *this;
//}
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
//const_iterator begin()
//{
// return _start;
//}
//const_iterator end()
//{
// return _finish;
//}
int size()
{
return _finish - _start;
}
int capacity()
{
return _end_of_storage - _start;
}
void reserve(int x)
{
if (x > capacity())
{
int temp = size();
T* tmp = new T[x];
/*memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());*/
for (int i = 0;i < temp;i++)
{
tmp[i] = _start[i];//如果vector存的值是string为了防止浅拷贝,tmp[i]就是string类型,_start[i]也是string类型,而string" = "是深拷贝,那么用string深拷贝来解决这个问题
}
delete[]_start;
_start = tmp;
_finish = tmp + temp;
_end_of_storage = tmp + x;
}
}
//void reserve(size_t n)
//{
// if (n > capacity())
// {
// size_t old_size = size();
// T* tmp = new T[n];
// memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));
// delete[] _start;
// _start = tmp;
// _finish = tmp + old_size;
// _end_of_storage = tmp + n;
// }
//}
void push_back(const T& x)
{
if (_finish != _end_of_storage)
{
*_finish = x;
_finish++;
}
else
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity()*2);
*_finish = x;
_finish++;
}
/* if (_finish == _end_of_storage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = x;
++_finish;*/
}
void resize(int n, T val = T())
{
if (n < size())
{
_finish =_start + n;
}
else
{
reserve(n);
while(_finish<_start+n)
{
push_back(val);
}
}
}
vector(size_t n, T& val = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
vector(int n, T val = T())
{
reserve(n);
for (int i = 0;i < n;i++)
{
push_back(val);
}
}
template<class T>
vector(T first, T second)
{
while (first != second)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(!(_finish==_start));
iterator end = pos + 1;
while (end < _finish)
{
*(end-1) = *end;
end++;
}
_finish--;
return pos;
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
if (capacity() == size())
{
int tmp = pos-_start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + tmp;
}
iterator end = _finish-1;
while (end >= pos)
{
*(end+1) = *end;
end--;
}
*pos = x;
++_finish;
return pos;
}
bool empty()
{
return _start==_finish;
}
void pop_back()
{
assert(!empty());
_finish--;
}
T& operator[](int x)
{
assert(!empty());
return _start[x];
}
//iterator insert(iterator pos, const T& x)
//{
// // 扩容
// if (_finish == _end_of_storage)
// {
// size_t len = pos - _start;
// reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
// pos = _start + len;
// }
// iterator end = _finish - 1;
// while (end >= pos)
// {
// *(end + 1) = *end;
// --end;
// }
// *pos = x;
// ++_finish;
// return pos;
//}
private:
iterator _start = nullptr;//初始化列表的缺省参数
iterator _finish = nullptr;
iterator _end_of_storage = nullptr;
};
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