第 16.4 節

vector与deque容器

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vector容器

vector基本概念

功能：

  • vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

vector与普通数组区别：

  • 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：

  • 并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间

说明: 2015-11-10_151152

  • vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

vector构造函数

功能描述：

  • 创建vector容器

函数原型：

  • vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
  • vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
  • vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • vector(const vector &vec); //拷贝构造函数。

示例：

#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    vector<int> v1; //无参构造
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v2);

    vector<int> v3(10, 100);
    printVector(v3);
    
    vector<int> v4(v3);
    printVector(v4);
}

int main() {

    test01();


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

**总结：**vector的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

vector赋值操作

功能描述：

  • 给vector容器进行赋值

函数原型：

  • vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符
  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

示例：

#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//赋值操作
void test01()
{
    vector<int> v1; //无参构造
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int>v2;
    v2 = v1;
    printVector(v2);

    vector<int>v3;
    v3.assign(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v3);

    vector<int>v4;
    v4.assign(10, 100);
    printVector(v4);
}

int main() {

    test01();


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结： vector赋值方式比较简单，使用operator=，或者assign都可以

vector容量和大小

功能描述：

  • 对vector容器的容量和大小操作

函数原型：

  • empty(); //判断容器是否为空
  • capacity(); //容器的容量
  • size(); //返回容器中元素的个数
  • resize(int num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。
    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
  • resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。
    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

示例：

#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);
    if (v1.empty())
    {
        cout << "v1为空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "v1不为空" << endl;
        cout << "v1的容量 = " << v1.capacity() << endl;
        cout << "v1的大小 = " << v1.size() << endl;
    }

    //resize 重新指定大小 ，若指定的更大，默认用0填充新位置，可以利用重载版本替换默认填充
    v1.resize(15,10);
    printVector(v1);

    //resize 重新指定大小 ，若指定的更小，超出部分元素被删除
    v1.resize(5);
    printVector(v1);
}

int main() {

    test01();


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结：

  • 判断是否为空 --- empty
  • 返回元素个数 --- size
  • 返回容器容量 --- capacity
  • 重新指定大小 --- resize

vector插入和删除

功能描述：

  • 对vector容器进行插入、删除操作

函数原型：

  • push_back(ele); //尾部插入元素ele
  • pop_back(); //删除最后一个元素
  • insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele
  • insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele
  • erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
  • erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
  • clear(); //删除容器中所有元素

示例：


#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
    vector<int> v1;
    //尾插
    v1.push_back(10);
    v1.push_back(20);
    v1.push_back(30);
    v1.push_back(40);
    v1.push_back(50);
    printVector(v1);
    //尾删
    v1.pop_back();
    printVector(v1);
    //插入
    v1.insert(v1.begin(), 100);
    printVector(v1);

    v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);
    printVector(v1);

    //删除
    v1.erase(v1.begin());
    printVector(v1);

    //清空
    v1.erase(v1.begin(), v1.end());
    v1.clear();
    printVector(v1);
}

int main() {

    test01();


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结：

  • 尾插 --- push_back
  • 尾删 --- pop_back
  • 插入 --- insert (位置迭代器)
  • 删除 --- erase （位置迭代器）
  • 清空 --- clear

vector数据存取

功能描述：

  • 对vector中的数据的存取操作

函数原型：

  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素

示例：

#include <vector>

void test01()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
    {
        cout << v1[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
    {
        cout << v1.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;

    cout << "v1的第一个元素为： " << v1.front() << endl;
    cout << "v1的最后一个元素为： " << v1.back() << endl;
}

int main() {
    // 程序从 main 函数开始执行，下面的语句会按顺序运行。

    test01();


    // 返回 0 表示程序正常结束。
    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结：

  • 除了用迭代器获取vector容器中元素，和at也可以
  • front返回容器第一个元素
  • back返回容器最后一个元素

vector互换容器

功能描述：

  • 实现两个容器内元素进行互换

函数原型：

  • swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

示例：

#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int>v2;
    for (int i = 10; i > 0; i--)
    {
        v2.push_back(i);
    }
    printVector(v2);

    //互换容器
    cout << "互换后" << endl;
    v1.swap(v2);
    printVector(v1);
    printVector(v2);
}

void test02()
{
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        v.push_back(i);
    }

    cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

    v.resize(3);

    cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

    //收缩内存
    vector<int>(v).swap(v); //匿名对象

    cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
}

int main() {

    test01();

    test02();


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结：swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果

vector预留空间

功能描述：

  • 减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型：

  • reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。
    ​

示例：

#include <vector>

void test01()
{
    vector<int> v;

    //预留空间
    v.reserve(100000);

    int num = 0;
    int* p = NULL;
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        v.push_back(i);
        if (p != &v[0]) {
            p = &v[0];
            num++;
        }
    }

    cout << "num:" << num << endl;
}

int main() {

    test01();
    

    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会打印示例中的变量值或地址；地址值与运行环境有关，以同类对象的相对位置和指针变化为观察重点。

总结：如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间

deque容器

deque容器基本概念

功能：

  • 双端数组，可以对头端进行插入删除操作

deque与vector区别：

  • vector对于头部的插入删除效率低，数据量越大，效率越低
  • deque相对而言，对头部的插入删除速度回比vector快
  • vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关

说明: 2015-11-19_204101

deque内部工作原理:

deque内部有个中控器，维护每段缓冲区中的内容，缓冲区中存放真实数据

中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque时像一片连续的内存空间

clip_image002-1547547896341

  • deque容器的迭代器也是支持随机访问的

deque构造函数

功能描述：

  • deque容器构造

函数原型：

  • deque<T> deqT; //默认构造形式
  • deque(beg, end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • deque(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • deque(const deque &deq); //拷贝构造函数

示例：

#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}
//deque构造
void test01() {

    deque<int> d1; //无参构造函数
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);
    deque<int> d2(d1.begin(),d1.end());
    printDeque(d2);

    deque<int>d3(10,100);
    printDeque(d3);

    deque<int>d4 = d3;
    printDeque(d4);
}

int main() {

    test01();


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

**总结：**deque容器和vector容器的构造方式几乎一致，灵活使用即可

deque赋值操作

功能描述：

  • 给deque容器进行赋值

函数原型：

  • deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符
  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

示例：

#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}
//赋值操作
void test01()
{
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);

    deque<int>d2;
    d2 = d1;
    printDeque(d2);

    deque<int>d3;
    d3.assign(d1.begin(), d1.end());
    printDeque(d3);

    deque<int>d4;
    d4.assign(10, 100);
    printDeque(d4);

}

int main() {

    test01();


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结：deque赋值操作也与vector相同，需熟练掌握

deque大小操作

功能描述：

  • 对deque容器的大小进行操作

函数原型：

  • deque.empty(); //判断容器是否为空
  • deque.size(); //返回容器中元素的个数
  • deque.resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以默认值填充新位置。
    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
  • deque.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以elem值填充新位置。
    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
    ​

示例：

#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);

    //判断容器是否为空
    if (d1.empty()) {
        cout << "d1为空!" << endl;
    }
    else {
        cout << "d1不为空!" << endl;
        //统计大小
        cout << "d1的大小为：" << d1.size() << endl;
    }

    //重新指定大小
    d1.resize(15, 1);
    printDeque(d1);

    d1.resize(5);
    printDeque(d1);
}

int main() {

    test01();


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结：

  • deque没有容量的概念
  • 判断是否为空 --- empty
  • 返回元素个数 --- size
  • 重新指定个数 --- resize

deque 插入和删除

功能描述：

  • 向deque容器中插入和删除数据

函数原型：

两端插入操作：

  • push_back(elem); //在容器尾部添加一个数据
  • push_front(elem); //在容器头部插入一个数据
  • pop_back(); //删除容器最后一个数据
  • pop_front(); //删除容器第一个数据

指定位置操作：

  • insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
  • insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
  • insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
  • clear(); //清空容器的所有数据
  • erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
  • erase(pos); //删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
    ​
    ​

示例：

#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}
//两端操作
void test01()
{
    deque<int> d;
    //尾插
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    //头插
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);

    printDeque(d);

    //尾删
    d.pop_back();
    //头删
    d.pop_front();
    printDeque(d);
}

//插入
void test02()
{
    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);
    printDeque(d);

    d.insert(d.begin(), 1000);
    printDeque(d);

    d.insert(d.begin(), 2,10000);
    printDeque(d);

    deque<int>d2;
    d2.push_back(1);
    d2.push_back(2);
    d2.push_back(3);

    d.insert(d.begin(), d2.begin(), d2.end());
    printDeque(d);

}

//删除
void test03()
{
    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);
    printDeque(d);

    d.erase(d.begin());
    printDeque(d);

    d.erase(d.begin(), d.end());
    d.clear();
    printDeque(d);
}

int main() {

    //test01();

    //test02();

    test03();
    

    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结：

  • 插入和删除提供的位置是迭代器！
  • 尾插 --- push_back
  • 尾删 --- pop_back
  • 头插 --- push_front
  • 头删 --- pop_front

deque 数据存取

功能描述：

  • 对deque 中的数据的存取操作

函数原型：

  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素

示例：

#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}

//数据存取
void test01()
{

    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);

    for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
        cout << d[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
        cout << d.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;

    cout << "front:" << d.front() << endl;

    cout << "back:" << d.back() << endl;

}

int main() {

    test01();


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结：

  • 除了用迭代器获取deque容器中元素，和at也可以
  • front返回容器第一个元素
  • back返回容器最后一个元素

deque 排序

功能描述：

  • 利用算法实现对deque容器进行排序

算法：

  • sort(iterator beg, iterator end) //对beg和end区间内元素进行排序

示例：

#include <deque>
#include <algorithm>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}

void test01()
{

    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);

    printDeque(d);
    sort(d.begin(), d.end());
    printDeque(d);

}

int main() {
    // 程序从 main 函数开始执行，下面的语句会按顺序运行。

    test01();


    // 返回 0 表示程序正常结束。
    return 0;
}

运行/观察结果： 运行后会按输出语句打印对应内容，变量值可结合初始化、赋值和函数调用顺序推导。

总结：sort算法非常实用，使用时包含头文件 algorithm即可

案例-评委打分

案例描述

有5名选手：选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，去除最高分，去除评委中最低分，取平均分。

实现步骤

  1. 创建五名选手，放到vector中
  2. 遍历vector容器，取出来每一个选手，执行for循环，可以把10个评分打分存到deque容器中
  3. sort算法对deque容器中分数排序，去除最高和最低分
  4. deque容器遍历一遍，累加总分
  5. 获取平均分

示例代码：

//选手类
class Person
{
public:
    Person(string name, int score)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Score = score;
    }

    string m_Name; //姓名
    int m_Score;  //平均分
};

void createPerson(vector<Person>&v)
{
    string nameSeed = "ABCDE";
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        string name = "选手";
        name += nameSeed[i];

        int score = 0;

        Person p(name, score);

        //将创建的person对象 放入到容器中
        v.push_back(p);
    }
}

//打分
void setScore(vector<Person>&v)
{
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        //将评委的分数 放入到deque容器中
        deque<int>d;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            int score = rand() % 41 + 60;  // 60 ~ 100
            d.push_back(score);
        }

        //cout << "选手： " << it->m_Name << " 打分： " << endl;
        //for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
        //{
        //  cout << *dit << " ";
        //}
        //cout << endl;

        //排序
        sort(d.begin(), d.end());

        //去除最高和最低分
        d.pop_back();
        d.pop_front();

        //取平均分
        int sum = 0;
        for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
        {
            sum += *dit; //累加每个评委的分数
        }

        int avg = sum / d.size();

        //将平均分 赋值给选手身上
        it->m_Score = avg;
    }

}

void showScore(vector<Person>&v)
{
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << "姓名： " << it->m_Name << " 平均分： " << it->m_Score << endl;
    }
}

int main() {

    //随机数种子
    srand((unsigned int)time(NULL));

    //1、创建5名选手
    vector<Person>v;  //存放选手容器
    createPerson(v);

    //测试
    //for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    //{
    //  cout << "姓名： " << (*it).m_Name << " 分数： " << (*it).m_Score << endl;
    //}

    //2、给5名选手打分
    setScore(v);

    //3、显示最后得分
    showScore(v);


    return 0;
}

运行/观察结果： 运行结果包含随机数或时间相关内容，每次执行可能不同，重点观察生成和处理流程。

总结： 选取不同的容器操作数据，可以提升代码的效率

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