C++中std::vector的具体使用
作者：木宇（记得热爱生活）
在 C++ 标准库中，std::vector 是一个动态数组类。相较于静态数组，std::vector 能够根据需求自动扩展或缩小，非常适合在算法竞赛中使用。在蓝桥杯比赛中，std::vector 常用于存储动态数据、处理数组扩展问题，甚至可以代替二维数组以简化代码。
1. std::vector 的基础概念
std::vector 是一种动态数组容器，可以根据需要动态调整大小。其底层实现是连续的内存块，能够支持随机访问（即通过索引访问元素）。与普通数组相比，它不仅支持增删操作，还能自动扩展容量，从而更灵活。
std::vector 的内部机制std::vector 的动态扩展机制基于 容量（capacity） 的概念。vector 会在内部维护一个预分配的内存块以存储元素。当容量不足时，vector 会自动扩展为原来的 1.5 倍或 2 倍，从而减少频繁分配内存的开销。
2. 创建 std::vector
在创建 std::vector 时，可以通过不同的方式初始化它：
3. 动态扩展和容量管理
3.1 动态扩展
当使用 push_back() 向 vector 中添加元素时，如果容量不够，vector 会自动分配更多的内存，重新拷贝现有元素，从而扩展容量。
std::vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
vec.push_back(i);
std::cout << "Size: " << vec.size() << ", Capacity: " << vec.capacity() << std::endl;
}3.2 手动管理容量
如果预先知道 vector 大小，可以使用 reserve() 函数来分配内存，从而避免多次扩展的性能开销：
std::vector<int> vec;
vec.reserve(10); // 预分配容量为10
for (int i = 0; i < 10; i++) {
vec.push_back(i);
}4. 常用操作和方法
4.1添加和删除元素
- push_back(): 在末尾添加元素
- pop_back(): 删除末尾元素
- insert(): 在指定位置插入元素
- erase(): 删除指定位置的元素
- clear(): 清空所有元素
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
vec.push_back(6); // {1, 2, 3, 4, 5, 6}
vec.pop_back(); // {1, 2, 3, 4, 5}
vec.insert(vec.begin() + 2, 10); // {1, 2, 10, 3, 4, 5}
vec.erase(vec.begin() + 2); // {1, 2, 3, 4, 5}
vec.clear(); // 清空所有元素，size 为 04.2 访问元素
- 随机访问：可以使用索引访问 vector 中的元素。
- 边界检查：使用 at() 方法可以提供越界检查，防止非法访问。
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
std::cout << vec[0] << std::endl; // 输出: 1
std::cout << vec.at(1) << std::endl; // 输出: 2，带边界检查4.3 迭代器遍历
可以使用迭代器来遍历 vector。使用 begin() 和 end() 可以获取 vector 的首尾位置。
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
}
std::cout << std::endl;5. std::vector 在竞赛中的应用场景
5.1 动态数据存储
在算法竞赛中，我们常常需要存储未知数量的数据。例如，读取输入数据时，std::vector 可以轻松地进行动态扩展：
int n;
std::cin >> n;
std::vector<int> data;
for (int i = 0; i < n; i++) {
int x;
std::cin >> x;
data.push_back(x);
}
// 输出所有数据
for (int x : data) {
std::cout << x << " ";
}5.2 模拟栈结构
std::vector 提供的 push_back() 和 pop_back() 操作，与栈的数据结构操作类似，因此可以用 vector 模拟栈来解决括号匹配等问题。
std::string s = "((()))";
std::vector<char> stack;
for (char c : s) {
if (c == '(') {
stack.push_back(c);
} else if (!stack.empty() && stack.back() == '(') {
stack.pop_back();
}
}
if (stack.empty()) {
std::cout << "匹配成功！" << std::endl;
} else {
std::cout << "匹配失败！" << std::endl;
}5.3 模拟二维数组
在图的算法中，可以用 std::vector<std::vector> 来表示邻接矩阵。以下是一个示例：
int n = 5; // 顶点个数
std::vector<std::vector<int>> graph(n, std::vector<int>(n, 0));
// 添加边
graph[0][1] = 1;
graph[1][2] = 1;
graph[2][3] = 1;
graph[3][4] = 1;
// 输出邻接矩阵
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
std::cout << graph[i][j] << " ";
}
std::cout << std::endl;
}6.注意事项
- 性能优化：频繁的动态扩展可能会导致性能下降。可以在已知大小的情况下提前 reserve() 容量。
- 边界检查：at() 提供了安全访问，但如果对性能要求高，可以直接使用 [] 操作符。
- 二维 vector：在图的算法中，尽量选择合适的数据结构以提高代码效率。
到此这篇关于C++中std::vector的具体使用的文章就介绍到这了,更多相关C++ std::vector使用内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！