剑指信奥 | C++ 之 STL - vector

剑指信奥｜ C++ 之 STL - vector

问题的产生

今天，我们继续学习 STL 标准模版库的内容。

首先，我们回忆一下 C++ 数组的内容，看示例代码：

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {

    int array[] = {1, 2, 3};

    cout << array[0] << endl;
    cout << array[1] << endl;
    cout << array[2] << endl;

    return 0;
}
/*
 output:
    0
    1
    2
 */

这是一份简单的数组代码示例，我们定义了一个含有 3 个整型元素的数组，依次输出了这个数组的 3 个元素。

如果一组数据确定的只有 3 个，用这个数组就可以完成存储的任务。

但是，在现实情况中，往往很多时候我们并不能在一开始就知道数据的数目，即便开始的数目是已知的，后期也会变化，或增加，或减少。

而在 C++ 中，一般而言，数组是 静态 static 的，含义是，一点数组声明完成，元素的数量就不能再更改了。

这就仿佛是一艘轮船，一旦建好，装载的货物量就是一定的了，无法变得更多。

那么，面对实际需求中的动态变化的数据，我们是要制造的是一辆货运列车，装多少货物都可以根据实际的需要，通过动态的添加或减少车厢的数量来做到。

具体到在 C++ 语言中，我们用什么来完成这个功能呢？

是时候让 向量 vector 出场了。

什么是 vector

vector 是 STL 容器类中十分常用的一个类库，它的出现就是为了解决上述问题，即实现一个 动态 dynamic 的数组。

有了 vector，我们不必再关注数据到底有多少个，因为 vector 可以随时随意的改变大小，增减数据数量，非常的方便。

同时，STL 的泛型编程特性，也在 vector 里开始有了具体的体现。

那么，我们就开始学习 vector 的使用吧。

vector 的声明

使用 vector 要引入 vector 模版库，我们先看一份代码示例：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {

    // vector 的声明
    vector<int> vi;

    // vector 的 size
    cout << vi.size() << endl;

    return 0;
}
/*
 output:
    0
 */

这段代码就是 vector 的声明，注意声明时的 <int> 表明这个向量存储的元素都是整型的数字，体现了泛型编程的特点。

在这个声明里，我们看不到指示元素数量的标识，因为数量在 vector 中是不重要的，这正是它动态性的体现。

通过 size() 函数可以查看当前容器中数据的实际数目。

这样，一个向量的声明就完成了。

vector 的操作

对于所有的容器类而言，我们的主要操作无非是这样几件事：

增加数据 Create
查询数据 Retrieve
修改数据 Update
删除数据 Delete

这四类操作一般简称为 CRUD，它们以及其他一些相关操作，是我们学习各种容器类的主要内容。

我们来看关于 vector 的基本操作：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {

    vector<int> vi;

    // 初始 size
    cout << vi.size() << endl;

    // 数据数量
    int n;

    cin >> n;

    // 把 n 个数据存入 vector
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        vi.push_back(i);
    }

    // 实际数据 size
    cout << vi.size() << endl;

    return 0;
}
/*
 output:
    0
    100
    100
 */

在这份代码中，我们首先接收了来自用户的输入 n，代表我们要向 vector 中存放数据的数目，然后使用循环向容器添加了 n 个数据，再次调用 size() 输出数据量是 n。

注意向 vector 添加数据的函数是 push_back()。

在有了数据之后，怎么从容器中取数据呢？

这一点，vector 与数组类似，是使用 [] 下标的方式返回某一个元素的引用：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {

    vector<int> vi = {1, 2, 3};

    cout << vi[0] << endl;

    return 0;
}
/*
 output:
    1
 */

最后，我们来看 vector 中，如何修改数据和删除数据：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {

    vector<int> vi = {1, 2, 3};

    // 在位置 0 处插入元素 0
    vi.insert(vi.begin(), 0);
    for (int i : vi) {
        cout << i << '\t';
    }

    // 删除最后一个元素
    vi.pop_back();
    cout << endl << vi.size() << endl;

    // 清空所有元素
    vi.clear();
    cout << vi.size() << endl;

    return 0;
}
/*
 output:
    0	1	2	3	
    3
    0
 */

以上，就是 vector 容器类的主要操作方法。

当然，实际的操作还有更多，这些内容都是我们将来学习算法的必要基础，一定要熟练掌握。

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