vector的介绍
1.vector是表示可变大小数组的序列容器。
2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素 进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。
3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。
其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。
4. vector分配空间策略：
vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。
不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。
但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。
5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增 长。
代码语言：javascript复制class Solution {
public:
vector<vector<int>> generate(int numRows) {
vector<vector<int>> vv(numRows);
for(int i = 0; i < numRows; i)
{
vv[i].resize(i 1, 1);
}
for(int i = 2; i < numRows; i)
{
for(int j = 1; j < i; j)
{
vv[i][j] = vv[i-1][j] vv[i-1][j-1];
}
}
return vv;
}};6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在访问元素的时候更加高效，在末 尾添加和删除元素相对高效。
对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list 统一的迭代器和引用更好。
vector的使用
vector的定义
vector的构造代码演示
代码语言：javascript复制#include <iostream> // 引入iostream库以使用cout
#include <vector> // 引入vector库
using namespace std; // 使用std命名空间，避免每次调用标准库时都写std::
// vector的构造
int TestVector1()
{
// 构造一个空的int类型的vector
vector<int> first;
// 构造一个包含4个元素，每个元素值都为100的int类型的vector
vector<int> second(4, 100);
// 通过迭代器构造，复制second中的所有元素到third中
vector<int> third(second.begin(), second.end());
// 通过拷贝构造函数，构造一个third的副本fourth
vector<int> fourth(third);
// 下面涉及迭代器初始化的部分，这里展示了如何使用数组初始化vector
// 注意：这里直接使用数组名和数组大小作为参数，而不是数组的首尾迭代器
int myints[] = { 16,2,77,29 };
// 使用数组和数组大小来构造vector，注意这里不是使用sizeof(myints)/sizeof(int)作为迭代器范围
vector<int> fifth(myints, myints sizeof(myints) / sizeof(int));
// 使用迭代器遍历并打印fifth中的所有元素
cout << "The contents of fifth are:";
for (vector<int>::iterator it = fifth.begin(); it != fifth.end(); it)
cout << ' ' << *it;
cout << 'n';
return 0;
}vector iterator 的使用
void TestVector2()
{
// 创建一个空的vector<int>类型的向量v
vector<int> v;
// 使用push_back向v中插入4个整数
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
// 使用普通迭代器遍历并打印v中的所有元素
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it;
}
cout << endl;
// 使用迭代器修改v中的所有元素，将它们都乘以2
it = v.begin();
while (it != v.end())
{
*it *= 2;
it;
}
// 使用反向迭代器遍历并打印v中的所有元素（从后往前）
// 这里使用了auto关键字自动推导类型，避免了直接写出reverse_iterator的完整类型
auto rit = v.rbegin();
while (rit != v.rend())
{
cout << *rit << " ";
rit;
}
cout << endl;
// 调用PrintVector函数，打印修改后的v
PrintVector(v);
}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，vector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。
代码语言：javascript复制void TestVectorExpand()
{
// 定义一个无符号整数变量sz，用于存储vector的当前容量
size_t sz;
// 创建一个空的int类型vector
vector<int> v;
// 获取并存储vector的初始容量（对于新创建的vector，这通常是0或某个实现定义的最小值）
sz = v.capacity();
// 输出提示信息
cout << "making v grow:n";
// 使用for循环向vector中添加100个整数
for (int i = 0; i < 100; i)
{
// 将当前循环索引i添加到vector的末尾
v.push_back(i);
// 检查vector的容量是否发生了变化
// 如果发生了变化，说明vector进行了重新分配以容纳更多元素
if (sz != v.capacity())
{
// 更新sz为新的容量
sz = v.capacity();
// 输出容量变化的信息和新的容量值
cout << "capacity changed: " << sz << 'n';
}
}
}// 注释说明：如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够
// 就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了
void TestVectorExpandOP()
{
// 创建一个空的int类型vector
vector<int> v;
// 尝试获取vector的初始容量，但这里实际上是未定义的（或实现依赖的），因为vector刚刚创建
// 在许多实现中，新创建的vector的容量可能是0或某个小的正值
size_t sz = v.capacity();
// 使用reserve成员函数提前为vector分配足够的容量来存储100个元素
// 这将减少在后续插入元素时可能发生的重新分配次数
v.reserve(100);
// 输出提示信息
cout << "making bar grow:n";
// 使用for循环向vector中添加100个整数
for (int i = 0; i < 100; i)
{
// 将当前循环索引i添加到vector的末尾
v.push_back(i);
// 检查vector的容量是否发生了变化
// 但由于已经调用了reserve(100)，这里的条件永远不会为真（除非reserve调用的实现有特殊情况）
if (sz != v.capacity())
{
// 更新sz为新的容量（这行代码实际上不会被执行）
sz = v.capacity();
// 如果容量确实改变了，输出容量变化的信息和新的容量值
// 但由于上述原因，这行代码也不会被执行
cout << "capacity changed: " << sz << 'n';
}
}
}vector 增删查改
void TestVector4()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
auto 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;
}
cout << endl;
}
// 任意位置插入：insert和erase，以及查找find
// 注意find不是vector自身提供的方法，是STL提供的算法
void TestVector5()
{
// 使用列表方式初始化，C 11新语法
vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
// 在指定位置前插入值为val的元素，比如：3之前插入30,如果没有则不插入
// 1. 先使用find查找3所在位置
// 注意：vector没有提供find方法，如果要查找只能使用STL提供的全局find
auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
if (pos != v.end())
{
// 2. 在pos位置之前插入30
v.insert(pos, 30);
}
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it;
}
cout << endl;
pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
// 删除pos位置的数据
v.erase(pos);
it = v.begin();
while (it != v.end()) {
cout << *it << " ";
it;
}
cout << endl;
}
// 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。
void TestVector6()
{
vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
// 通过[]读写第0个位置。
v[0] = 10;
cout << v[0] << endl;
// 1. 使用for []小标方式遍历
for (size_t i = 0; i < v.size(); i)
cout << v[i] << " ";
cout << endl;
vector<int> swapv;
swapv.swap(v);
cout << "v data:";
for (size_t i = 0; i < v.size(); i)
cout << v[i] << " ";
cout << endl;
// 2. 使用迭代器遍历
cout << "swapv data:";
auto it = swapv.begin();
while (it != swapv.end())
{
cout << *it << " ";
it;
}
// 3. 使用范围for遍历
for (auto x : v)
cout << x << " ";
cout << endl;
}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：
1. 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。
代码语言：javascript复制#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
auto it = v.begin();
// 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
// v.resize(100, 8);
// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
// v.reserve(100);
// 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
// v.insert(v.begin(), 0);
// v.push_back(8);
// 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
v.assign(100, 8);
/*
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。
*/
while(it != v.end())
{
cout<< *it << " " ;
it;
}
cout<<endl;
return 0;
}2. 指定位置元素的删除操作--erase
代码语言：javascript复制#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。
以下代码的功能是删除vector中所有的偶数，请问那个代码是正确的，为什么？
代码语言：javascript复制#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
v.erase(it);
it;
}
return 0;
}
//这个代码片段在删除偶数元素后没有正确处理迭代器的更新。当*it % 2 == 0为true且调用v.erase(it)后，it指向的元素被删除，但随后代码仍然执行了 it;。这可能导致it变成悬空迭代器（如果删除的是最后一个元素）或者指向下一个元素（如果删除的不是最后一个元素但删除了元素后vector的容量减小了，这通常不会发生在标准vector实现中，因为删除操作不会改变end()迭代器的位置，但逻辑上仍然应该避免这样的行为）。更重要的是，如果连续有多个偶数，则可能跳过某些元素的检查，因为 it;会在删除元素后执行，导致迭代器跳过了下一个元素。
int main()
{
vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
it = v.erase(it);
else
it;
}
return 0;
}3. 注意：Linux下，g 编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格，处理也没有vs下极端。
代码语言：javascript复制// 1. 扩容之后，迭代器已经失效了，程序虽然可以运行，但是运行结果已经不对了
int main()
{
vector<int> v{1,2,3,4,5};
for(size_t i = 0; i < v.size(); i)
cout << v[i] << " ";
cout << endl;
auto it = v.begin();
cout << "扩容之前，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
// 通过reserve将底层空间设置为100，目的是为了让vector的迭代器失效
v.reserve(100);
cout << "扩容之后，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
// 经过上述reserve之后，it迭代器肯定会失效，在vs下程序就直接崩溃了，但是linux下不会
// 虽然可能运行，但是输出的结果是不对的
while(it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it;
}
cout << endl;
return 0;
}
程序输出：
1 2 3 4 5
扩容之前，vector的容量为: 5
扩容之后，vector的容量为: 100
0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 5
// 2. erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效
// 因为空间还是原来的空间，后序元素往前搬移了，it的位置还是有效的
#include <vector>
#include <algorithm>
int main()
{
vector<int> v{1,2,3,4,5};
vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
v.erase(it);
}
cout << *it << endl;
while(it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it;
}
cout << endl;
return 0;
}
//程序可以正常运行，并打印：
//4
//4 5
// 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end
// 此时迭代器是无效的， it导致程序崩溃
int main()
{
vector<int> v{1,2,3,4,5};
// vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
auto it = v.begin();
while(it != v.end())
{
if(*it % 2 == 0)
v.erase(it);
it;
}
for(auto e : v)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}
========================================================
// 使用第一组数据时，程序可以运行
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g testVector.cpp -std=c 11
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
1 3 5
=========================================================
// 使用第二组数据时，程序最终会崩溃
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ vim testVector.cpp
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g testVector.cpp -std=c 11
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
Segmentation fault从上述三个例子中可以看到：
SGI STL中，迭代器失效后，代码并不一定会崩溃，但是运行结果肯定不 对，如果it不在begin和end范围内，肯定会崩溃的。
4. 与vector类似，string在插入 扩容操作 erase之后，迭代器也会失效
代码语言：javascript复制#include <string>
void TestString()
{
string s("hello");
auto it = s.begin();
// 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容
// 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了
// 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃
//s.resize(20, '!');
while (it != s.end())
{
cout << *it;
it;
}
cout << endl;
it = s.begin();
while (it != s.end())
{
cout << *it;
it;
}
cout << endl;
it = s.begin();
while (it != s.end())
{
it = s.erase(it);
// 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后
// it位置的迭代器就失效了
// s.erase(it);
it;
}
}迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。
vector深度剖析及模拟实现
std::vector的核心框架接口的模拟实现bit::vector
使用memcpy拷贝问题
假设模拟实现的vector中的reserve接口中，使用memcpy进行的拷贝，以下代码会发生什么问题？
代码语言：javascript复制int main()
{
bite::vector<bite::string> v;
v.push_back("1111");
v.push_back("2222");
v.push_back("3333");
return 0;
}
结论：如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝，因为memcpy是 浅拷贝，否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。
动态二维数组理解
代码语言：javascript复制void test2vector(size_t n)
{
// 使用vector定义二维数组vv，vv中的每个元素都是vector<int>
bit::vector<bit::vector<int>> vv(n);
// 将二维数组每一行中的vecotr<int>中的元素全部设置为1
for (size_t i = 0; i < n; i)
vv[i].resize(i 1, 1);
// 给杨慧三角出第一列和对角线的所有元素赋值
for (int i = 2; i < n; i)
{
for (int j = 1; j < i; j)
{
vv[i][j] = vv[i - 1][j] vv[i - 1][j - 1];
}
}
}bit::vector> vv(n); 构造一个vv动态二维数组，vv中总共有n个元素，每个元素都是vector类 型的，每行没有包含任何元素，如果n为5时如下所示：
vv中元素填充完成之后，如下图所示：
使用标准库中vector构建动态二维数组时与上图实际是一致的。
