Vector (STL)

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VectorC++標準程式庫中的一個,可視為會自動擴展容量的陣列,以循序(Sequential)的方式維護變數集合。vector的特色有支持隨機存取,在集合尾端增刪元素很快,但是在集合中間增刪元素比較費時。vector是C++標準程式庫中的眾多容器container)之一。 vector以模板(泛型)方式實現,可以保存任意類型的變數,包括使用者自定義的資料型態,例如:它可以是放置整數(int)型態的 vector、也可以是放置字串(string)型態的 vector、或者放置使用者自定類別(user-defined class)的 vector。

設計[编辑]

vector 定義於 <vector> 標頭檔中。與其他STL元件一樣,vector 屬於std名稱空間。

vector是C++標準程式庫裡最基本的容器,大多數狀況下都很有效率。vector設計之初即是為了改善C語言原生陣列的種種缺失與不便,而欲提供一種更有效、更安全的陣列。vector的使用介面刻意模擬C語言原生陣列,較明顯的差異在於記憶體管理,原生陣列必須在宣告陣列的時候明確指定陣列長度(例如 int a[5]),但是 vector 不需要指定,而是會在執行期依據狀況自我調整長度,動態增大容量。

vector的表現一如資料結構中的陣列,允許隨機存取(Random Access),以索引值(index)存取任一元素只要花費常數時間 O(1),在集合尾端增加或刪除元素也是花費常數時間O(1),若在vector集合中間增加或刪除元素時間複雜度是線性時間O(n),較為費時。雖然C++標準並沒有規定實作方式,但大多數 vector 內部均使用動態陣列方式實作。

成員函式概觀[编辑]

vector 類別是以容器(Container) 模式為基準設計的,也就是說,基本上它有 begin()end()size()max_size()empty() 以及 swap() 這幾個方法。

  • 存取元素的方法
    • vec[i] - 存取索引值為 i 的元素參照。 (索引值從零起算,故第一個元素是vec[0]。)
    • vec.at(i) - 存取索引值為 i 的元素的參照,以 at() 存取會做陣列邊界檢查,如果存取越界將會拋出一個例外,這是與operator[]的唯一差異。
    • vec.front() - 回傳 vector 第一個元素的參照。
    • vec.back() - 回傳 vector 最尾元素的參照。
  • 新增或移除元素的方法
    • vec.push_back() - 新增元素至 vector 的尾端,必要時會進行記憶體配置。
    • vec.pop_back() - 刪除 vector 最尾端的元素。
    • vec.insert() - 插入一個或多個元素至 vector 內的任意位置。
    • vec.erase() - 刪除 vector 中一個或多個元素。
    • vec.clear() - 清空所有元素。
  • 取得長度/容量
    • vec.size() - 取得 vector 目前持有的元素個數。
    • vec.empty() - 如果 vector 內部為空,則傳回 true 值。
    • vec.capacity() - 取得 vector 目前可容納的最大元素個數。這個方法與記憶體的配置有關,它通常只會增加,不會因為元素被刪減而隨之減少。
  • 重新配置/重設長度
    • vec.reserve() - 如有必要,可改變 vector 的容量大小(配置更多的記憶體)。在眾多的 STL 實做,容量只能增加,不可以減少。
    • vec.resize() - 改變 vector 目前持有的元素個數。
  • 迭代 (Iterator)
    • vec.begin() - 回傳一個Iterator,它指向 vector 第一個元素。
    • vec.end() - 回傳一個Iterator,它指向 vector 最尾端元素的下一個位置(請注意:它不是最末元素)。
    • vec.rbegin() - 回傳一個反向Iterator,它指向 vector 最尾端元素的。
    • vec.rend() - 回傳一個Iterator,它指向 vector 的第一個元素。

使用說明[编辑]

宣告[编辑]

使用vector之前,必須先 #include<vector>。

宣告一個vector變數的方法如下:

std::vector<T> v;

T是vector要儲存的物件集合的型別,該vector的變數名稱是v。T可以是任何符合Assignable條件的型別,包括使用者自訂型別。如果T不符合Assignable或者複製成本很高昂,可以考慮使用T*來代替T。

取代陣列使用[编辑]

#include<vector>
int main() {
    std::vector<T> v;
 
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
 
    for(int i=0;i<3;++i)
        std::cout << v[i] << std::endl;
    return 0;
}

長度/容量[编辑]

這是程式執行後的結果

以下程式碼是用來說明 vector 的長度變化。

//Headers and Macros
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <vector>
#include <iomanip>
#define SETW_1 10
#define SETW_2 6
#define SETW_3 10
 
using namespace std;
 
typedef vector<int> Vint;
 
//利用參照取得真正的 capacity 值
void PrintVectorInfo(Vint& v)
{
	cout<<setw(SETW_1)<<"Element"<<setw(SETW_2)<<"Size";
	cout<<setw(SETW_3)<<"Capacity"<<endl;
	for ( Vint::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it ++)
	{
		cout<<setw(SETW_1)<<(*it)<<setw(SETW_2)<<v.size();
		cout<<setw(SETW_3)<<v.capacity()<<endl;
	}
	cout<<endl;
}
 
//Main Function
int main(int argc, char** argv)
{
	//==START==//
	//宣告一個 vector
	Vint vint;
	//宣告兩個整數變數
	int a = 11, b = 22, c = 33;
	//建立只有一個元素空間的 vint
	//把變數 a 複製至第一個元素內
	vint.push_back(a);
	cout<<"Push Back: a = "<<a<<endl;
	//建立兩個元素空間的 vint
	//把變數 a 複製至第一個元素內
	//把變數 b 複製至第二個元素內
	//刪除上一次建立的 vint
	//上一次建立的 vint 只有一個元素空間
	//依此類推
	vint.push_back(b);
	cout<<"Push Back: b = "<<b<<endl;
	vint.push_back(c);
	cout<<"Push Back: c = "<<c<<endl;
	PrintVectorInfo(vint);
	//移除最後一個元素
	vint.pop_back();
	cout<<"Pop Back......"<<endl;
	PrintVectorInfo(vint);
	//移除最後一個元素
	vint.pop_back();
	cout<<"Pop Back......"<<endl;
	PrintVectorInfo(vint);
	//清除所有元素
	vint.clear();
	cout<<"Clear All Elements."<<endl;
	//==END==//
	getchar();
	return 0;
}

優缺點探討[编辑]

外部链接[编辑]