第 16.4 節

vector與deque容器

0瀏覽次數0訪問次數--跳出率--平均停留

vector容器

vector基本概念

功能：

  • vector數據結構和數組非常相似，也稱為單端數組

vector與普通數組區別：

  • 不同之處在於數組是靜態空間，而vector可以動態擴展

動態擴展：

  • 並不是在原空間之後續接新空間，而是找更大的內存空間，然後將原數據拷貝新空間，釋放原空間

說明: 2015-11-10_151152

  • vector容器的迭代器是支持隨機訪問的迭代器

vector構造函數

功能描述：

  • 創建vector容器

函數原型：

  • vector<T> v; //採用模板實現類實現，默認構造函數
  • vector(v.begin(), v.end()); //將v[begin(), end())區間中的元素拷貝給本身。
  • vector(n, elem); //構造函數將n個elem拷貝給本身。
  • vector(const vector &vec); //拷貝構造函數。

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

**總結：**vector的多種構造方式沒有可比性，靈活使用即可

vector賦值操作

功能描述：

  • 給vector容器進行賦值

函數原型：

  • vector& operator=(const vector &vec);//重載等號操作符
  • assign(beg, end); //將[beg, end)區間中的數據拷貝賦值給本身。
  • assign(n, elem); //將n個elem拷貝賦值給本身。

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結： vector賦值方式比較簡單，使用operator=，或者assign都可以

vector容量和大小

功能描述：

  • 對vector容器的容量和大小操作

函數原型：

  • empty(); //判斷容器是否為空
  • capacity(); //容器的容量
  • size(); //返回容器中元素的個數
  • resize(int num); //重新指定容器的長度為num，若容器變長，則以默認值填充新位置。
    ​ //如果容器變短，則末尾超出容器長度的元素被刪除。
  • resize(int num, elem); //重新指定容器的長度為num，若容器變長，則以elem值填充新位置。
    ​ //如果容器變短，則末尾超出容器長度的元素被刪除

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結：

  • 判斷是否為空 --- empty
  • 返回元素個數 --- size
  • 返回容器容量 --- capacity
  • 重新指定大小 --- resize

vector插入和刪除

功能描述：

  • 對vector容器進行插入、刪除操作

函數原型：

  • push_back(ele); //尾部插入元素ele
  • pop_back(); //刪除最後一個元素
  • 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個元素ele
  • erase(const_iterator pos); //刪除迭代器指向的元素
  • erase(const_iterator start, const_iterator end);//刪除迭代器從start到end之間的元素
  • clear(); //刪除容器中所有元素

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結：

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

vector數據存取

功能描述：

  • 對vector中的數據的存取操作

函數原型：

  • at(int idx); //返回索引idx所指的數據
  • operator[]; //返回索引idx所指的數據
  • front(); //返回容器中第一個數據元素
  • back(); //返回容器中最後一個數據元素

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結：

  • 除了用迭代器獲取vector容器中元素，和at也可以
  • front返回容器第一個元素
  • back返回容器最後一個元素

vector互換容器

功能描述：

  • 實現兩個容器內元素進行互換

函數原型：

  • swap(vec); // 將vec與本身的元素互換

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結：swap可以使兩個容器互換，可以達到實用的收縮內存效果

vector預留空間

功能描述：

  • 減少vector在動態擴展容量時的擴展次數

函數原型：

  • reserve(int len);//容器預留len個元素長度，預留位置不初始化，元素不可訪問。
    ​

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會打印示例中的變量值或地址；地址值與運行環境有關，以同類對象的相對位置和指針變化為觀察重點。

總結：如果數據量較大，可以一開始利用reserve預留空間

deque容器

deque容器基本概念

功能：

  • 雙端數組，可以對頭端進行插入刪除操作

deque與vector區別：

  • vector對於頭部的插入刪除效率低，數據量越大，效率越低
  • deque相對而言，對頭部的插入刪除速度回比vector快
  • vector訪問元素時的速度會比deque快,這和兩者內部實現有關

說明: 2015-11-19_204101

deque內部工作原理:

deque內部有個中控器，維護每段緩衝區中的內容，緩衝區中存放真實數據

中控器維護的是每個緩衝區的地址，使得使用deque時像一片連續的內存空間

clip_image002-1547547896341

  • deque容器的迭代器也是支持隨機訪問的

deque構造函數

功能描述：

  • deque容器構造

函數原型：

  • deque<T> deqT; //默認構造形式
  • deque(beg, end); //構造函數將[beg, end)區間中的元素拷貝給本身。
  • deque(n, elem); //構造函數將n個elem拷貝給本身。
  • deque(const deque &deq); //拷貝構造函數

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

**總結：**deque容器和vector容器的構造方式幾乎一致，靈活使用即可

deque賦值操作

功能描述：

  • 給deque容器進行賦值

函數原型：

  • deque& operator=(const deque &deq); //重載等號操作符
  • assign(beg, end); //將[beg, end)區間中的數據拷貝賦值給本身。
  • assign(n, elem); //將n個elem拷貝賦值給本身。

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結：deque賦值操作也與vector相同，需熟練掌握

deque大小操作

功能描述：

  • 對deque容器的大小進行操作

函數原型：

  • deque.empty(); //判斷容器是否為空
  • deque.size(); //返回容器中元素的個數
  • deque.resize(num); //重新指定容器的長度為num,若容器變長，則以默認值填充新位置。
    ​ //如果容器變短，則末尾超出容器長度的元素被刪除。
  • deque.resize(num, elem); //重新指定容器的長度為num,若容器變長，則以elem值填充新位置。
    ​ //如果容器變短，則末尾超出容器長度的元素被刪除。
    ​

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結：

  • deque沒有容量的概念
  • 判斷是否為空 --- empty
  • 返回元素個數 --- size
  • 重新指定個數 --- resize

deque 插入和刪除

功能描述：

  • 向deque容器中插入和刪除數據

函數原型：

兩端插入操作：

  • push_back(elem); //在容器尾部添加一個數據
  • push_front(elem); //在容器頭部插入一個數據
  • pop_back(); //刪除容器最後一個數據
  • pop_front(); //刪除容器第一個數據

指定位置操作：

  • insert(pos,elem); //在pos位置插入一個elem元素的拷貝，返回新數據的位置。
  • insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n個elem數據，無返回值。
  • insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)區間的數據，無返回值。
  • clear(); //清空容器的所有數據
  • erase(beg,end); //刪除[beg,end)區間的數據，返回下一個數據的位置。
  • erase(pos); //刪除pos位置的數據，返回下一個數據的位置。
    ​
    ​

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結：

  • 插入和刪除提供的位置是迭代器！
  • 尾插 --- push_back
  • 尾刪 --- pop_back
  • 頭插 --- push_front
  • 頭刪 --- pop_front

deque 數據存取

功能描述：

  • 對deque 中的數據的存取操作

函數原型：

  • at(int idx); //返回索引idx所指的數據
  • operator[]; //返回索引idx所指的數據
  • front(); //返回容器中第一個數據元素
  • back(); //返回容器中最後一個數據元素

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結：

  • 除了用迭代器獲取deque容器中元素，和at也可以
  • front返回容器第一個元素
  • back返回容器最後一個元素

deque 排序

功能描述：

  • 利用算法實現對deque容器進行排序

算法：

  • sort(iterator beg, iterator end) //對beg和end區間內元素進行排序

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;
}

運行/觀察結果： 運行後會按輸出語句打印對應內容，變量值可結合初始化、賦值和函數調用順序推導。

總結：sort算法非常實用，使用時包含頭文件 algorithm即可

案例-評委打分

案例描述

有5名選手：選手ABCDE，10個評委分別對每一名選手打分，去除最高分，去除評委中最低分，取平均分。

實現步驟

  1. 創建五名選手，放到vector中
  2. 遍歷vector容器，取出來每一個選手，執行for循環，可以把10個評分打分存到deque容器中
  3. sort算法對deque容器中分數排序，去除最高和最低分
  4. deque容器遍歷一遍，累加總分
  5. 獲取平均分

示例代碼：

//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;
}

運行/觀察結果： 運行結果包含隨機數或時間相關內容，每次執行可能不同，重點觀察生成和處理流程。

總結： 選取不同的容器操作數據，可以提升代碼的效率

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