[C++]向量使用与模拟实现(超详细 !!!!)
文章目录
- 前言
- 1.vector的介绍及使用
- 1.1 vector的介绍
- 1.2 vector的使用
- 1.2.1 vector的定义
- 1.2.2 vector iterator 的使用
- 1.2.3 vector 空间增长问题
- 1.2.3 vector 增删查改
- 1.2.4 vector 迭代器失效问题。(重点!!!!!!)
- 1.2.5 vector 在OJ中有关的练习题
- 2.vector深度剖析及模拟实现
- 2.1 std::vector的核心框架接口的模拟实现dzj::vector
- 本文章内容后续会完善一些!!!
- 总结
前言
提示:这里可以添加本文要记录的大概内容:
C++中的vector是一个强大而灵活的动态数组容器,它提供了在运行时动态增长和收缩的能力,极大地简化了数组的管理。vector是标准模板库(STL)中的一部分,为程序员提供了高效的数据存储和操作方式。在本博客中,我们将深入介绍vector的基本用法,并进行深度剖析和模拟实现,以帮助你更好地理解和利用这一重要的C++容器。
提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考
1.vector的介绍及使用
1.1 vector的介绍
vector文档介绍
vector是一个动态数组容器,它以模板类的形式实现,能够存储同一类型的元素。其最显著的特点之一是能够在运行时动态调整数组大小,而不需要手动管理内存。通过push_back()进行元素的追加、pop_back()进行末尾元素的删除,以及使用迭代器进行元素的遍历,vector提供了简单而强大的操作方式。
vector的内部实现采用动态数组,这意味着它能够在需要时自动分配更多的内存空间,以适应元素的增加。这种机制确保了vector的高效性,使得它适用于各种规模和类型的数据集。
参考文献:
Josuttis, N. M. (2007). The C++ Standard Library: A Tutorial and Reference (2nd Edition). Addison-Wesley.
Stroustrup, B. (2013). The C++ Programming Language (4th Edition). Addison-Wesley.
Meyers, S. (2001). Effective STL: 50 Specific Ways to Improve Your Use of the Standard Template Library. Addison-Wesley.
1.2 vector的使用
vector学习时一定要学会查看文档
:vector文档介绍,vector在实际中非常的重要,在实际中我们熟悉常见的接口就可以,下面列出了哪些接口是要重点掌握的。
1.2.1 vector的定义
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> v1;//无参构造
v1.push_back(0);
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
v1.push_back(6);
for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << " ";
}
cout << endl;
vector<int> v2(v1);
v2.push_back(8);
v2.push_back(8);
v2.push_back(8);
for (int i = 0; i < v2.size(); i++)
{
cout << v2[i] << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
1.2.2 vector iterator 的使用
图解:
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
void Print1(const vector<int>&v)//正向遍历
{
vector<int>::const_iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
}
void Print2(const vector<int>& v)//反向遍历
{
vector<int>::const_reverse_iterator it = v.rbegin();
while (it != v.rend())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
}
int main()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
v1.push_back(6);
Print1(v1);
Print2(v1);
// 使用迭代器进行修改
vector<int>::iterator it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
*it *= 2;
it++;
}
Print1(v1);
Print2(v1);
return 0;
}
1.2.3 vector 空间增长问题
-
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,顺序表增容都是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。 -
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。
-
resize在开空间的同时还会进行初始化,影响size。
// vector::capacity
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> v;
cout << "making v growing!!!!" << endl;
cout << "capacity changed:" << v.capacity() << endl;
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
v.push_back(i);
if (v.size() == v.capacity())
cout << "capacity changed:" << v.capacity() << endl;
}
return 0;
}
运行结果:
// vector::reserve
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
v.push_back(i);
}
cout << "size:" << v.size()<<endl;
cout << "capacity:" << v.capacity()<<endl;
v.reserve(200);
cout << "size:" << v.size() << endl;
cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
return 0;
}
运行结果:
// vector::resize
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> v;
//for (int i = 0; i < 100; i++)
//{
// v.push_back(i);
//}
cout << "size:" << v.size()<<endl;
cout << "capacity:" << v.capacity()<<endl;
v.resize(200);
cout << "size:" << v.size() << endl;
cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
v.resize(100);
cout << "size:" << v.size() << endl;
cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
v.resize(101,8);
cout << "size:" << v.size() << endl;
cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
return 0;
}
运行结果:
1.2.3 vector 增删查改
// push_back/pop_back
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
int arr[] = { 1,2,3,4 };
vector<int> v(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
v.push_back(5);
v.push_back(6);
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it<<" ";
it++;
}
cout << endl;
v.pop_back();
v.pop_back();
it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
return 0;
}
// push_back/pop_back
运行结果:
// find / insert / erase
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
v.insert(pos, 0);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
v.erase(pos);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
return 0;
}
运行结果:
// operator[]+index 和 C++11中vector的新式for+auto的遍历
// vector使用这两种遍历方式是比较便捷的。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> v = { 1,2,3,4 };
//operator[]+index
for (int i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i]<<" ";
}
cout << endl;
for (int i = 0; i < v.size(); i++)
{
v[i] *= 2;
}
vector<int> swapv;
swapv.swap(v);
for (auto e : swapv)
{
cout << e << " ";
}
return 0;
}
运行结果:
1.2.4 vector 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所谓的封装,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)。
对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有
- 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>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> v = { 1,2,3,4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
v.reserve(100);
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
return 0;
}
运行错误:
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。
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;
}
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。
迭代器失效解决办法:在使用前,对迭代器重新赋值即可
1.2.5 vector 在OJ中有关的练习题
- 只出现一次的数字i
- 杨辉三角OJ
- 删除排序数组中的重复项 OJ
- 只出现一次的数ii OJ
- 只出现一次的数iii OJ
- 数组中出现次数超过一半的数字 OJ
- 电话号码字母组合OJ
- 连续子数组的最大和 OJ
2.vector深度剖析及模拟实现
2.1 std::vector的核心框架接口的模拟实现dzj::vector
模拟实现代码
本文章内容后续会完善一些!!!
总结
通过本文的阅读,我们详细了解了C++中vector的基本概念、使用方法和一些关键特性。从动态数组的角度深度剖析了vector的内部机制,以及通过模拟实现进一步加深了对其工作原理的理解。vector的灵活性和高效性使其成为C++编程中不可或缺的工具,无论是在简单的数组操作还是复杂的数据结构中,都能展现其强大的应用价值。通过学习和研究vector,我们能够更好地优化代码、提高程序的效率,为C++编程带来更多便利。希望本文对你在使用和理解C++中的vector时有所帮助。
推荐阅读
-
【2022新手指南】Java编程进阶之路 - 六、技术架构篇 ### MySQL索引底层解析与优化实战 - 你会讲解MySQL索引的数据结构吗?性能调优技巧知多少? - Redis深度揭秘:你知道多少?从基础到哨兵、主从复制全梳理 - Redis持久化及哨兵模式详解,还有集群搭建和Leader选举黑箱打开 - Zookeeper是个啥?特性和应用场景大公开 - ZooKeeper集群搭建攻略及 Leader选举、读写一致性、共享锁实现细节 - 探究ZooKeeper中的Leader选举机制及其在分布式环境中的作用 - Zab协议深入剖析:原理、功能与在Zookeeper中的核心地位 - RabbitMQ全方位解读:工作模式、消费限流、可靠投递与配置策略 - 设计者视角:RabbitMQ过期时间、死信队列与延时队列实践指南 - RocketMQ特性和应用场景揭示:理解其精髓与差异化优势 - Kafka详细介绍:特性及广泛应用于实时数据处理的场景解析 - ElasticSearch实力揭秘:特性概述与作为搜索引擎的广泛应用 - MongoDB认知升级:非关系型数据库的优势阐述,安装与使用实战教学 - BIO/NIO/AIO网络模型对比:掌握它们的区别与在网络编程中的实际应用 - Netty带你飞:理解其超快速度背后的秘密,包括线程模型分析 - 网络通信黑科技:Netty编解码原理与常用编解码器的应用,Protostuff实战演示 - 解密Netty粘包与拆包现象,怎样有效应对这一常见问题 - 自定义Netty心跳检测机制,轻松调整检测间隔时间的艺术 - Dubbo轻骑兵介绍:核心特性概览,服务降级实战与其实现益处 - Dubbo三大神器解读:本地存根与本地伪装的实战运用与优势呈现 ----------------------- 七、结语与回顾
-
[C++]向量使用与模拟实现(超详细 !!!!)
-
包婷婷 (201550484)作业一 统计软件简介与数据操作-SPSS(Statistical Product and Service Solutions),"统计产品与服务解决方案"软件。最初软件全称为"(SolutionsStatistical Package for the Social Sciences),但是随着SPSS产品服务领域的扩大和服务深度的增加,SPSS公司已于2000年正式将英文全称更改为"统计产品与服务解决方案",标志着SPSS的战略方向正在做出重大调整。为IBM公司推出的一系列用于统计学分析运算、数据挖掘、预测分析和决策支持任务的软件产品及相关服务的总称SPSS,有Windows和Mac OS X等版本。 1984年SPSS总部首先推出了世界上第一个统计分析软件微机版本SPSS/PC+,开创了SPSS微机系列产品的开发方向,极大地扩充了它的应用范围,并使其能很快地应用于自然科学、技术科学、社会科学的各个领域。世界上许多有影响的报刊杂志纷纷就SPSS的自动统计绘图、数据的深入分析、使用方便、功能齐全等方面给予了高度的评价。 R统计软件介绍 R是一套完整的数据处理、计算和制图软件系统。其功能包括:数据存储和处理系统;数组运算工具(其向量、矩阵运算方面功能尤其强大);完整连贯的统计分析工具;优秀的统计制图功能;简便而强大的编程语言:可操纵数据的输入和输出,可实现分支、循环,用户可自定义功能。 与其说R是一种统计软件,还不如说R是一种数学计算的环境,因为R并不是仅仅提供若干统计程序、使用者只需指定数据库和若干参数便可进行一个统计分析。R的思想是:它可以提供一些集成的统计工具,但更大量的是它提供各种数学计算、统计计算的函数,从而使使用者能灵活机动的进行数据分析,甚至创造出符合需要的新的统计计算方法。 该语言的语法表面上类似 C,但在语义上是函数设计语言(functional programming language)的变种并且和Lisp 以及 APL有很强的兼容性。特别的是,它允许在"语言上计算"(computing on the language)。这使得它可以把表达式作为函数的输入参数,而这种做法对统计模拟和绘图非常有用。 R是一个免费的*软件,它有UNIX、LINUX、MacOS和WINDOWS版本,都是可以免费下载和使用的。在R主页那儿可以下载到R的安装程序、各种外挂程序和文档。在R的安装程序中只包含了8个基础模块,其他外在模块可以通过CRAN获得。 二、R语言 R是用于统计分析、绘图的语言和操作环境。R是属于GNU系统的一个*、免费、源代码开放的软件,它是一个用于统计计算和统计制图的优秀工具。 R作为一种统计分析软件,是集统计分析与图形显示于一体的。它可以运行于UNIX,Windows和Macintosh的操作系统上,而且嵌入了一个非常方便实用的帮助系统,相比于其他统计分析软件,R还有以下特点: 1.R是*软件。这意味着它是完全免费,开放源代码的。可以在它的网站及其镜像中下载任何有关的安装程序、源代码、程序包及其源代码、文档资料。标准的安装文件身自身就带有许多模块和内嵌统计函数,安装好后可以直接实现许多常用的统计功能。[2] 2.R是一种可编程的语言。作为一个开放的统计编程环境,语法通俗易懂,很容易学会和掌握语言的语法。而且学会之后,我们可以编制自己的函数来扩展现有的语言。这也就是为什么它的更新速度比一般统计软件,如,SPSS,SAS等快得多。大多数最新的统计方法和技术都可以在R中直接得到。[2] 3. 所有R的函数和数据集是保存在程序包里面的。只有当一个包被载入时,它的内容才可以被访问。一些常用、基本的程序包已经被收入了标准安装文件中,随着新的统计分析方法的出现,标准安装文件中所包含的程序包也随着版本的更新而不断变化。在另外版安装文件中,已经包含的程序包有:base一R的基础模块、mle一极大似然估计模块、ts一时间序列分析模块、mva一多元统计分析模块、survival一生存分析模块等等.[2] 4.R具有很强的互动性。除了图形输出是在另外的窗口处,它的输入输出窗口都是在同一个窗口进行的,输入语法中如果出现错误会马上在窗口口中得到提示,对以前输入过的命令有记忆功能,可以随时再现、编辑修改以满足用户的需要。输出的图形可以直接保存为JPG,BMP,PNG等图片格式,还可以直接保存为PDF文件。另外,和其他编程语言和数据库之间有很好的接口。[2] 5.如果加入R的帮助邮件列表一,每天都可能会收到几十份关于R的邮件资讯。可以和全球一流的统计计算方面的专家讨论各种问题,可以说是全世界最大、最前沿的统计学家思维的聚集地.[2] R是基于S语言的一个GNU项目,所以也可以当作S语言的一种实现,通常用S语言编写的代码都可以不作修改的在R环境下运行。 R的语法是来自Scheme。R的使用与S-PLUS有很多类似之处,这两种语言有一定的兼容性。S-PLUS的使用手册,只要稍加修改就可作为R的使用手册。所以有人说:R,是S-PLUS的一个“克隆”。 但是请不要忘了:R是免费的(R is free)。R语言源代码托管在github,具体地址可以看参考资料。[3] 。 R语言的下载可以通过CRAN的镜像来查找。 R语言有域名为.cn的下载地址,有六个,其中两个由Datagurn,由 中国科学技术大学提供的。R语言Windows版,其中由两个下载地点是Datagurn和 USTC提供的。 三、stata Stata 是一套提供其使用者数据分析、数据管理以及绘制专业图表的完整及整合性统计软件。它提供许许多多功能,包含线性混合模型、均衡重复反复及多项式普罗比模式。用Stata绘制的统计图形相当精美。 新版本的STATA采用最具亲和力的窗口接口,使用者自行建立程序时,软件能提供具有直接命令式的语法。Stata提供完整的使用手册,包含统计样本建立、解释、模型与语法、文献等超过一万余页的出版品。 除此之外,Stata软件可以透过网络实时更新每天的最新功能,更可以得知世界各地的使用者对于STATA公司提出的问题与解决之道。使用者也可以透过Stata. Journal获得许许多多的相关讯息以及书籍介绍等。另外一个获取庞大资源的管道就是Statalist,它是一个独立的listserver,每月交替提供使用者超过1000个讯息以及50个程序。 四、PYTHON
-
超详细指南:虚拟串口模拟器与串口调试助手的使用方法,记得保存哦!