vector类模板

vector是STL中一种自定义数据类型，包含在头文件<vector>中，其定义如下所示：

template<class T, class Allocator = allocator<T>>
class vector;

vector是将元素置于一个动态数组中加以管理的容器，是最简单的序列式容器。它支持随机存取元素。在程序开发过程中，使用vector作为动态数组是非常方便的，尤其是在末端添加或删除元素时，速度非常快。接下来我们就vector创建对象、插入删除元素等基本操作进行详细讲解。

1、创建vector对象

vector模板中定义了不同的重载构造函数，因此vector对象的创建与初始化也有不同的方式。vector创建对象的方式主要有四种。

（1）指定容器大小

vector<元素类型> 对象名（容器大小）;

<>中的类型名表示容器中元素的类型，如int就表示此容器中存储的是int类型的数据。注意vector对象在定义后所有元素都会被初始化，如果是基本数据类型，则都会被初始化为0，如果是其他类型容器，则由类的默认构造函数初始化。其示例代码如下所示：

vector<int> v1(10); //创建一个容量大小为10的int类型容器v1
vector<string> v2(5); //创建一个容量为5的string类型容器v2

这种情况下，指定了容器大小，没有指定初始值，标准库就会自动创建一个初始值赋值给数组中的所有元素，这个初始值根据元素类型而定。

（2）指定初始值

还可以用vector对象的大小和统一初始值来定义容器。其格式如下所示：

vector<元素类型> 对象名（容器大小，元素初始值）;

示例代码如下所示。

vector<int> v1(10, 1); // 10个元素的初始值都为1
vector<string> v3(3, "aa"); //3个元素的初始值都是”aa”

（3）列表初始化（C++11**新标准）**

C++11新标准还提供了另外一种vector对象初始化的方式，用值的列表来初始化，具体示例代码如下所示：

vector<int> v1{1, 2}; //v1有两个元素1、2
vector<string> v2 = { "a", "b", "c" }; //v2有三个元素，分别是字符串"a","b","c"

列表初始化有这两种方式，带“=”符号与不带“=”符号均可。

（4）初始化状态为空

vector对象可以初始化状态为空，不指定大小也不指定初始值，示例代码如下所示：

vector<int> v1; //创建一个空的int型对象

v1就是一个初始状态为空的容器。不仅如此，vector对象还可以用来初始化另一个容器对象，代码如下所示：

vector<int> v1(10, 1);
vector<int> v2(v1); //用v1来初始化v2 
vector<int> v3 = v2; //用v2数组给v3数组赋值

注意：用一个vector对象初始化另一个或相互赋值时，两个vector对象的元素类型必须相同。其实它调用的是vector的复制构造函数。

访问vector对象的元素也是用下标的形式，但需要指出的是，空的vector容器不可以用下标直接赋值，例如vector<int> v; v[2] = 2;这是错误的语句，因为此时v是空的，不包含任何元素，所以不能通过下标形式来给元素赋值。

2、获取容器容量和大小

通过8.2.1小节的学习，我们知道，向量容器的容量与容器大小并不一定相同，vector提供了两个函数capacity()和size()，分别获取容器容量和容器大小，其调用形式如下所示：

v.capacity()；
v.size();

v是创建的向量对象，如无特殊说明，后续讲解的vector容器的函数调用，其中v均指向量容器。这两个函数分别返回容器的容量和大小。一般情况下向量容器的容量与容器大小都是相同的，但当有元素被删除时，其大小会发生变化。

3、赋值函数

容器中的元素可以在创建对象时赋值，也可以调用vector的成员函数assign()来赋值，assign()用于给容器赋值，其调用形式如下所示：

v.assign(n, elem);  //将n个elem元素赋值给容器
v.assign(begin, end); //将[begin, end)区间中的元素赋值给容器

assign()函数的两种形式都可以给容器赋值，第一种形式的赋值给元素赋同样的数据值，其意义不大；第二种形式是以区间给元素赋值，注意区间是左闭右开，即第一个区间值可以使用，最后一个区间值不可以使用。

4、访问容器中的元素

在学习vector对象的创建时，讲解过访问容器中的元素可以使用下标法，因为vector中重载了[]运算符，除此之外，vector还提供了一个at()成员函数，用来随机访问容器中的元素，其调用如下所示：

v.at(int idx);

该函数返回索引指向的数据，用法和[]运算符相同。

5、从尾部插入和删除元素

vector提供了一对函数push_back()与pop_back()函数，分别用于从末尾向容器添加元素和移除末尾的元素，其调用如下所示：

v.push_back(type elem& t);
v.pop_back(); 

push_back()函数是向vector容器末尾添加元素。先创建一个空的vector对象，再调用push_back()函数向其中添加元素。而pop_back()用于弹出vector容器末尾的一个元素。两个函数的具体用法如例1所示。

例1

 1    #include <iostream>
 2    #include <vector>
 3    using namespace std;
 4    int main()
 5    {
 6        vector<int> v; //创建一个空的vector对象
 7        for (int i = 0; i < 10; i++)
 8            v.push_back(i + 1);  //将元素添加到v中
 9        for (int i = 0; i < 10; i++)
 10            cout << v[i] << "  ";  //输出元素
 11        cout << endl;
 12        v.pop_back();  //移除末尾的元素
 13        for (int i = 0; i < 9; i++) //此时元素个数为9
 14            cout << v[i] << "  ";  //输出元素
 15        cout << endl;
 16        system("pause");
 17        return 0;
 18    }

运行结果如图1所示。

图1 例1运行结果

在例1中，创建了一个空的vector容器v，然后调用push_back()函数向容器尾部添加元素，由图1可知，添加10个元素均成功。接着调用pop_back()函数移除了末尾的元素10，由图1的运行结果可知，末尾元素10移除成功。

C++标准要求vector应该能在运行时高效快速地添加元素。既然vector对象能高效的增长，那么在定义时就没必要指定大小，事实上如果这么做，性能可能更差，只有一种例外情况，就是所有元素的值都一样。一旦元素的值有所不同，最好的方法就是先定义一个空的vector对象，再在运行时向其中添加元素。

6、获取头部和尾部元素

vector提供的front()函数与back()函数分别返回容器的头尾元素的引用，函数调用如下所示：

v.front();
v.back();

这两个函数在获取容器的首尾元素时返回元素的引用。除了这一对函数，vector还提供了begin()与end()函数，这一对函数返回的是头尾元素的迭代器（可以理解为指针）。这两个函数的调用如下所示：

v.begin();
v.end();

begin()返回第一个元素的迭代器，end()返回最后一个元素之后的迭代器。

7、插入和删除元素

vector提供了一对向容器中随机插入和删除元素的函数insert()与erase()函数，其中insert()函数用于向容器中插入元素，它有三种实现形式，如下所示：

v.insert(pos, elem); //在pos位置上插入元素elem，返回新数据的位置
v.insert(pos, n, elem): //在pos位置上插入n个elem元素，无返回值
v.insert(pos, begin, end); //在pos位置插入[begin, end)区间的数据，无返回值

erase()函数用于移除容器中的元素，它有两种形式，如下所示：

v.erase(pos); //移除pos位置上的元素，返回下一个数据的位置
v.erase(begin, end); //移除[begin, end)区间的数据，返回下一个元素的位置

接下来通过一个案例来演示这两个函数的用法，具体如例2所示。

例2

 1    #include <iostream>
 2    #include <vector>
 3    using namespace std;
 4    int main()
 5    {
 6        vector<char> v;  //创建空的vector对象v
 7        v.insert(v.begin(), 'a');  //在头部位置插入元素
 8        v.insert(v.begin(), 'b');
 9        v.insert(v.begin(), 'c');
 10        v.insert(v.begin() + 1, 5, 't');  //在begin()+1位置插入5个t元素
 11        for (int i = 0; i < 8; i++)  //输出元素
 12            cout << v[i] << " ";
 13        cout << endl;
 14        cout << "erase elems:\n"; 
 15        v.erase(v.begin() + 1, v.begin() + 6);//删除begin()+1到begin()+6区间的5个元素
 16        for (int i = 0; i <3; i++)
 17            cout << v[i] << " ";
 18        cout << endl;
 19        system("pause");
 20        return 0;
 21    }

运行结果如图2所示。

图2 例2运行结果

在例2中，创建了一个空的vector容器，代码7-10行调用insert()函数向容器中插入单个元素，第10行调用insert()函数在v.begin()+1位置连续插入5个’t’元素，输出v中的元素如图8-7所示。代码第15行又调用erase()函数删除了v.begin()+1到v.begin()+6之间的5个元素（t元素），然后输出结果只剩下c,b,a三个元素，如图8-7所示。

注意：insert()函数与erase()函数中的位置只能由begin()或end()返回的迭代器来指示，而不能用纯粹的数字作为参数。