C++学习笔记（十九）

一、vector容器

1. vector基本概念

功能：vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

vector与普通数组区别：不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：并不是在原空间之后续接新空间，耳罩寻找更大的内存空间，然后将原数据拷贝到新空间，释放原空间

2. vector构造函数

函数原型：

vector<T> v;? ? ? ? // 采用模板实现类实现，默认构造函数

vector(v.begin(), v.end());? ? ? ? // 将v[begin(), end()) 区间中的元素拷贝给本身

vector(n, elem);? ? ? ? // 构造函数将n个elem拷贝给本身

vector(const vector &vec);? ? ? ? // 拷贝构造函数

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(vector<int>&v)
{
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	// 1. 默认构造 无参构造
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);
	
	// 2. 通过区间方式构造
	vector<int>v2(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v2);

	// 3. n个elem方式构造
	vector<int>v3(10, 100);
	printVector(v3);

	// 4. 拷贝构造
	vector<int>v4(v3);
	printVector(v4);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

3. vector赋值操作

函数原型：

vector& operator=(const vector &vec);? ? ? ? // 重载等号操作符

assign(beg, end);? ? ? ? // 将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身

assign(n, elem);? ? ? ? // 将n个elem拷贝赋值给本身

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(vector<int>&v)
{
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	// 1. 等号赋值
	vector<int>v2;
	v2 = v1;
	printVector(v2);

	// 2. 区间赋值
	vector<int>v3;
	v3.assign(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v3);

	// 3. n个elem赋值
	vector<int>v4;
	v4.assign(10, 100);
	printVector(v4);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

4. vector容量和大小

对vector容器的容量和大小操作

函数原型：

empty();? ? ? ? // 判断容器是否为空

capacity();? ? ? ? // 容器的容量

size();? ? ? ? // 返回容器中元素的个数

resize(int num);? ? ? ? // 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

resize(int num, elem);? ? ? ? // 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(vector<int>& v)
{
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int>v1;

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	if (v1.empty())
	{
		cout << "v1为空..." << endl;
	}
	else
	{
		cout << "v1不为空..." << endl;
		cout << "v1的容量为:" << v1.capacity() << endl;
		cout << "v1的元素个数为:" << v1.size() << endl;
	}
	v1.resize(16);
	printVector(v1);
	cout << "v1的容量为:" << v1.capacity() << endl;
	cout << "v1的元素个数为:" << v1.size() << endl;

	v1.resize(20,100);
	printVector(v1);
	cout << "v1的容量为:" << v1.capacity() << endl;
	cout << "v1的元素个数为:" << v1.size() << endl;

	v1.resize(5);
	printVector(v1);
	cout << "v1的容量为:" << v1.capacity() << endl;
	cout << "v1的元素个数为:" << v1.size() << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

5. vector插入和删除

函数原型：

push_back(ele);? ? ? ? // 尾部插入元素ele

pop_back();? ? ? ? // 删除最后一个元素

insert(const_iterator pos, ele);? ? ? ? // 迭代器指向位置pos插入元素ele

insert(const_iterator pos, int count, ele);? ? ? ? // 迭代器指向位置pos插入count个元素ele

erase(const_iterator pos);? ? ? ? // 删除迭代器指向的元素

erase(const_iterator start, const_iterator end);? ? ? ? // 删除迭代器从start到end之间的元素

clear();? ? ? ? // 删除容器中所有元素

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(vector<int>& v)
{
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int>v1;

	// 尾插
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30);
	v1.push_back(40);
	v1.push_back(50);

	// 遍历
	printVector(v1);

	// 尾删
	v1.pop_back();
	v1.pop_back();
	printVector(v1);

	// 插入
	v1.insert(v1.begin(), 100);
	printVector(v1);

	v1.insert(v1.begin(), 2, 66);
	printVector(v1);

	// 删除
	v1.erase(v1.begin());
	printVector(v1);

	v1.erase(v1.begin(), v1.begin()+2);
	printVector(v1);

	// 清空
	v1.clear();
	printVector(v1);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

6. vector数据存取

函数原型：

at(int idx);? ? ? ? // 返回索引idx所指的数据

operator[idx];? ? ? ? // 返回索引idx所指的数据

front();? ? ? ? // 返回容器中第一个数据元素

back();? ? ? ? // 返回容器中最后一个数据元素

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(vector<int>& v)
{
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int>v1;
	
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}

	// 通过[]访问元素
	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	// 通过at访问元素
	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		cout << v1.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "第一个元素为:" << v1.front() << endl;

	cout << "最后一个元素为:" << v1.back() << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

7. vector互换容器

函数原型：

swap(vec);? ? ? ? // 将vec与本身的元素互换

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(vector<int>& v)
{
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	
	vector<int>v2;
	v2.assign(10, 10);

	cout << "交换前:" << endl;
	cout << "v1:" << " ";
	printVector(v1);
	cout << "v2:" << " ";
	printVector(v2);

	v1.swap(v2);
	cout << "交换前:" << endl;
	cout << "v1:" << " ";
	printVector(v1);
	cout << "v2:" << " ";
	printVector(v2);
}

// 实际用途(巧用swap可以收缩内存空间)
void test02()
{
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 100000; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	cout << "v1的容量是:" << v1.capacity() << endl;
	cout << "v1的大小是:" << v1.size() << endl;

	v1.resize(3);
	cout << "v1的容量是:" << v1.capacity() << endl;
	cout << "v1的大小是:" << v1.size() << endl;

	// 巧用swap收缩内存
	vector<int>(v1).swap(v1);
	cout << "v1的容量是:" << v1.capacity() << endl;
	cout << "v1的大小是:" << v1.size() << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	test02();
	return 0;
}

vector<int>(v1).swap(v1);

v1在resize后，容量非常大，元素个数只有3

vector<int>(v1) ——> 利用v1目前的元素个数初始化一个匿名对象

swap(v1) ——> 指针的交换，v1指向匿名对象，匿名对象指向v1，当前行执行结束就会自动回收

总结：swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果

8. vector预留空间

减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型：

reserve(int len);? ? ? ? // 容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(vector<int>& v)
{
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int>v1;

	// 统计开辟次数
	int num = 0;
	int* p = NULL;
	for (int i = 0; i < 100000; i++)
	{
		v1.push_back(i);

		if (p != &v1[0])
		{
			p = &v1[0];
			num++;
		}
	}
	
	cout << "test01中num:" << num << endl;
}

void test02()
{
	vector<int>v1;

	// 统计开辟次数
	v1.reserve(100000);
	int num = 0;
	int* p = NULL;
	for (int i = 0; i < 100000; i++)
	{
		v1.push_back(i);

		if (p != &v1[0])
		{
			p = &v1[0];
			num++;
		}
	}

	cout << "test02中num:" << num << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	test02();
	return 0;
}

总结：如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间

二、deque容器

1. deque基本概念

功能：双端数组，可以对头端进行插入删除操作

deque和vector区别：1）vector对于头部的插入删除效率低，数据量越大，效率越低

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2）deque相对而言，对头部的插入删除速度会比vector快

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3）vector访问元素时的速度会比deque快，这和两者内部实现有关?

deque内部工作原理：

deque内部有个中控器?，维护每段缓冲区中的内容，缓冲区中存放真实数据

中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque时想一片连续的内存空间

deque容器的迭代器也是支持随机访问的

2. deque构造函数

函数原型：

deque<T> deqT;? ? ? ? // 默认构造形式

deque(beg,end);? ? ? ? // 构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身

deque(n, elem);? ? ? ? // 构造函数将n个elem拷贝给本身

deque(const deque &deq);? ? ? ? // 拷贝构造函数

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

void printDeque(const deque<int>& d)
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
	{
		// *it = 100; 报错：const只读
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	deque<int>d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	deque<int>d2(d1.begin(), d1.end());
	printDeque(d2);

	deque<int>d3(10, 100);
	printDeque(d3);

	deque<int>d4(d3);
	printDeque(d4);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

3. deque赋值操作

函数原型：

deque& operator=(const deque &deq);? ? ? ? // 冲澡等号操作符

assign(beg,end);? ? ? ? // 将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身

assign(n,elem);? ? ? ? // 将n个elem拷贝复制给本身

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

void printDeque(const deque<int>& d)
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	deque<int>d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	deque<int>d2;
	d2 = d1;
	printDeque(d2);

	deque<int>d3;
	d3.assign(d2.begin(), d2.end());
	printDeque(d3);

	deque<int>d4;
	d4.assign(10, 100);
	printDeque(d4);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

4. deque大小操作

函数原型：

deque.empty();? ? ? ? // 判断容器是否为空

deque.size();? ? ? ? // 返回容器中元素的个数

deque.resize(num);? ? ? ? // 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

deque.resize(num, elem);? ? ? ?//?重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

void printDeque(const deque<int>& d)
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	deque<int>d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	if (d1.empty())
	{
		cout << "d1为空..." << endl;
	}
	else
	{
		cout << "d1不为空..." << endl;
		cout << "d1中元素的个数为:" << d1.size() << endl;
	}
	d1.resize(15);
	printDeque(d1);
	d1.resize(20,100);
	printDeque(d1);
	d1.resize(5);
	printDeque(d1);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

5. deque插入和删除

函数原型：

两端插入操作：

push_back(elem);? ? ? ? // 在容器尾部添加一个数据

push_front(elem);? ? ? ? // 在容器头部添加一个数据

pop_back();? ? ? ? // 删除容器最后一个数据

pop_front();? ? ? ? // 删除容器第一个数据

指定位置操作：

insert(pos, elem);? ? ? ? // 在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置

insert(pos, n, elem);? ? ? ? // 在pos位置插入n个elem数据，无返回值

insert(pos, beg, end);? ? ? ? // 在pos位置插入[beg, end)区间的数据，无返回值

clear();? ? ? ? // 清空容器的所有数据

erase(beg, end);? ? ? ? // 删除[beg, end)区间的数据，返回下一个数据的位置

erase(pos);? ? ? ? // 删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置

6. deque数据存取

at(int idx);? ? ? ? // 返回索引idx所指的数据

operator[idx];? ? ? ? // 返回索引idx所指的数据

front();? ? ? ? // 返回容器中第一个数据元素

back();? ? ? ? // 返回容器中最后一个数据元素

7. deque排序

算法：

使用时需要包含头文件：#include <algorithm>

sort(iterator beg, iterator end)? ? ? ? // 对beg和end区间内元素进行排序(默认从小到大)

对于支持随机访问的迭代器的容器，都可以利用sort算法直接对其进行排序

#include <iostream>
#include <deque>
#include <stdlib.h>
#include <algorithm>

using namespace std;

void printDeque(const deque<int>& d)
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	deque<int>d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(rand()%100);
	}
	cout << "排序前:";
	printDeque(d1);
	cout << endl;

	cout << "排序后:";
	sort(d1.begin(), d1.end());
	printDeque(d1);
	cout << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

三、STL案例

1. 案例描述

有五名选手：选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，去除最高分和最低分，取平均分

2. 实现步骤

1）创建五名选手，放到vector中

2）遍历vector容器，取出来每一个选手，执行for循环，把十个评分存到deque容器中

3）sort算法对deque容器中分数排序，去除最高分和最低分

4）deque容器遍历，计算总分

5）获取平均分

3. 代码实现

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <deque>
#include <algorithm>
#include <ctime>

using namespace std;

// 选手类
class Person
{
public:
	Person(string name, float score)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Score = score;
	}
	string m_Name;
	float m_Score;
};

// 创建选手
void createPerson(vector<Person>& v)
{
	string nameSeed = "ABCDE";
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		string name = "选手";
		name += nameSeed[i];

		float score = 0;

		Person p(name, score);
		
		// 将创建好的选手对象放入容器
		v.push_back(p);
	}
}

void setScore(vector<Person>& v)
{
	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		// 将评委的分数放入deque容器中
		deque<int>dscore;
		for (int i = 0; i < 10; i++)
		{
			int score = rand() % 41 + 60; // 生成60-100的分数
			dscore.push_back(score);
		}
		// 测试
		/*cout << "姓名:" << (*it).m_Name << "分数:";
		for (deque<int>::iterator dit = dscore.begin(); dit != dscore.end(); dit++)
		{
			cout << *dit << " ";
		}
		cout << endl;*/

		// 排序
		sort(dscore.begin(), dscore.end());

		// 去掉最高分和最低分
		dscore.pop_back();
		dscore.pop_front();

		// 获取平均分
		int sum = 0;
		for (deque<int>::iterator dit = dscore.begin(); dit != dscore.end(); dit++)
		{
			sum += *dit;
		}
		float average = sum / dscore.size();

		// 将平均分赋值给选手
		(*it).m_Score = average;
	}
}

void showScore(vector<Person>& v)
{
	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "姓名:" << (*it).m_Name << " " << "平均分" << (*it).m_Score << endl;
	}
}

void test01()
{
	// 随机数种子
	srand((unsigned int)time(NULL));

	// 1.创建五名选手
	vector<Person>v;
	createPerson(v);

	// 测试
	/*for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "--------------" << endl;
		cout << "姓名:" << (*it).m_Name << endl;
		cout << "平均分:" << (*it).m_Score << endl;
	}*/

	// 2.给五名选手打分
	setScore(v);

	// 3.显示最后得分
	showScore(v);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}