C++ 中 vector 的特点和用法

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#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    // 创建一个空的 vector
    std::vector<int> vec;

    // 向 vector 中添加元素
    vec.push_back(10);
    vec.push_back(20);
    vec.push_back(30);

    // 访问 vector 中的元素
    std::cout << "First element: " << vec[0] << std::endl;
    std::cout << "Second element: " << vec.at(1) << std::endl;

    // 遍历 vector
    for (int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
        std::cout << vec[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 使用迭代器遍历 vector
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 删除最后一个元素
    vec.pop_back();

    // 获取 vector 的大小
    std::cout << "Vector size: " << vec.size() << std::endl;

    // 检查 vector 是否为空
    if (vec.empty()) {
        std::cout << "Vector is empty" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Vector is not empty" << std::endl;
    }

    return 0;
}

本题详细解读

1. std::vector 的特点

• 动态数组：std::vector 是 C++ 标准库中的一个动态数组容器，能够自动管理内存，支持动态扩展和收缩。
• 连续存储：std::vector 中的元素在内存中是连续存储的，因此可以通过指针算术来访问元素。
• 随机访问：std::vector 支持通过下标（[] 或 at()）快速访问任意位置的元素，时间复杂度为 O(1)。
• 自动扩容：当 std::vector 的容量不足以容纳新元素时，它会自动分配更大的内存空间，并将原有元素复制到新空间。
• 丰富的成员函数：std::vector 提供了多种成员函数，如 push_back()、pop_back()、size()、empty() 等，方便操作和管理元素。

2. std::vector 的常用操作

• 创建 std::vector：

  std::vector<int> vec;  // 创建一个空的 vector
  std::vector<int> vec2(10);  // 创建一个包含 10 个元素的 vector，初始值为 0
  std::vector<int> vec3(10, 5);  // 创建一个包含 10 个元素的 vector，初始值为 5

• 添加元素：

  vec.push_back(10);  // 在 vector 末尾添加元素
  vec.insert(vec.begin() + 1, 20);  // 在指定位置插入元素

• 访问元素：

  int first = vec[0];  // 通过下标访问元素
  int second = vec.at(1);  // 通过 at() 方法访问元素，会进行边界检查

• 遍历 std::vector：

  for (int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
      std::cout << vec[i] << " ";
  }
  for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
      std::cout << *it << " ";
  }

• 删除元素：

  vec.pop_back();  // 删除最后一个元素
  vec.erase(vec.begin() + 1);  // 删除指定位置的元素

• 获取大小和容量：

  int size = vec.size();  // 获取 vector 中元素的数量
  int capacity = vec.capacity();  // 获取 vector 当前分配的内存容量

• 清空 std::vector：

  vec.clear();  // 清空 vector 中的所有元素

3. 注意事项

• 内存管理：虽然 std::vector 会自动管理内存，但在频繁插入和删除操作时，可能会导致多次内存重新分配，影响性能。可以通过 reserve() 方法预先分配足够的内存来优化性能。
• 边界检查：使用 at() 方法访问元素时，如果下标越界，会抛出 std::out_of_range 异常，而使用 [] 操作符则不会进行边界检查。
• 迭代器失效：在 std::vector 中进行插入或删除操作时，可能会导致迭代器失效，需要特别注意。