【C++】 Vector容器操作全解析
C++ Vector 容器详解
1. 容量与大小管理
1.1 基本容量操作
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size()：返回当前元素个数 -
capacity()：返回当前分配的内存容量（可容纳的元素数） -
empty()：判断容器是否为空
1.2 容量调整操作
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resize(n)：改变 size-
若 n > size，新增元素默认初始化（对于基本类型为0，类类型调用默认构造函数）
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若 n < size，删除尾部多余元素
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可选第二参数指定初始化值：
resize(n, value)
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reserve(n)：改变 capacity-
只开空间，不初始化，不影响 size
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如果 n < capacity，通常无效果（实现可能忽略）
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如果 n > capacity，重新分配内存，可能导致迭代器失效
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2. Vector 的扩容机制
2.1 不同编译器的增长策略
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VS (PJ STL)：1.5 倍增长
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g++ (SGI STL)：2 倍增长
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Clang (通常)：2 倍增长
2.2 扩容性能分析
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摊销常数时间：虽然单次扩容可能耗时，但多次操作的均摊时间复杂度为 O(1)
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扩容代价：需要分配新内存、拷贝元素、释放旧内存
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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。
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resize 在开空间的同时还会进行初始化，影响 size。
// 测试vector的默认扩容机制 void TestVectorExpand() { size_t sz; vector v; sz = v.capacity(); cout << \"making v grow:\\n\"; for (int i = 0; i < 100; ++i) { v.push_back(i); if (sz != v.capacity()) { sz = v.capacity(); cout << \"capacity changed: \" << sz << \'\\n\'; } } }
// 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() { vector v; size_t sz = v.capacity(); v.reserve(100); // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容 cout << \"making bar grow:\\n\"; for (int i = 0; i < 100; ++i) { v.push_back(i); if (sz != v.capacity()) { sz = v.capacity(); cout << \"capacity changed: \" << sz << \'\\n\'; } } }1.2.4vector 增删查改
push_back(val)：尾部插入（拷贝或移动）
pop_back()：尾部删除（不返回被删除元素）
emplace_back(args...)(C++11)：直接在尾部构造元素，避免拷贝
emplace(pos, args...)(C++11)：在指定位置直接构造元素
find 查找（注意这个是算法模块实现，不是 vector 的成员接口）
insert 在 position 之前插入 val
erase 删除 position 位置的数据
swap 交换两个 vector 的数据空间
operator[] （重点） 像数组一样访问
4.2 插入操作详解
vector v = {1, 3, 4};// 插入单个元素v.insert(v.begin() + 1, 2); // v = {1, 2, 3, 4}// 插入多个相同元素v.insert(v.end(), 3, 5); // v = {1, 2, 3, 4, 5, 5, 5}// 插入范围vector other = {6, 7, 8};v.insert(v.end(), other.begin(), other.end()); // v = {1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 7, 8}// 使用初始化列表插入(C++11)v.insert(v.begin(), {0, -1}); // v = {-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 7, 8}4.3 删除操作详解
vector v = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};// 删除单个元素v.erase(v.begin()); // 删除第一个元素// 删除范围v.erase(v.begin() + 2, v.begin() + 4); // 删除第3和第4个元素// 删除所有元素v.clear();// 删除满足条件的元素(使用erase-remove惯用法)vector v2 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};v2.erase(remove_if(v2.begin(), v2.end(), [](int x) { return x % 2 == 0; }), v2.end());// 删除所有偶数4.4 查找操作扩展
#include #include vector v = {1, 2, 3, 4, 5, 3, 2, 1};// 查找第一个匹配元素auto it = find(v.begin(), v.end(), 3);if (it != v.end()) { cout << \"Found at position: \" << distance(v.begin(), it) << endl;}// 查找最后一个匹配元素auto rit = find(v.rbegin(), v.rend(), 3);if (rit != v.rend()) { cout << \"Last found at position: \" << distance(v.begin(), rit.base()) - 1 < 3; });// 查找子序列vector sub = {3, 4};auto it3 = search(v.begin(), v.end(), sub.begin(), sub.end());Lambda 表达式
[capture](parameters) -> return_type { function_body }具体分解
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[]： 捕获列表（空，表示不捕获任何外部变量） -
(int x)： 参数列表（接受一个整数参数 x） -
{ return x > 3; }： 函数体（返回 x > 3 的比较结果）
Lambda 表达式的特性
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匿名函数：没有函数名，直接定义和使用
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类型推导：编译器自动推导返回类型（这里返回
bool） -
捕获能力：可以通过捕获列表访问外部变量（这里没有使用）
等价函数
这个 lambda 表达式等价于以下传统函数：
bool greater_than_three(int x) { return x > 3;}Lambda 表达式的更多用法
捕获外部变量
int threshold = 3;// 通过值捕获外部变量auto it = find_if(v.begin(), v.end(), [threshold](int x) { return x > threshold; });// 通过引用捕获外部变量auto it = find_if(v.begin(), v.end(), [&threshold](int x) { return x > threshold; });指定返回类型
// 显式指定返回类型auto it = find_if(v.begin(), v.end(), [](int x) -> bool { return x > 3; });复杂逻辑
// 多个条件的lambdaauto it = find_if(v.begin(), v.end(), [](int x) { return x > 3 && x % 2 == 0; // 大于3的偶数});4.5 访问操作扩展
vector v = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用operator[]（不检查边界）int a = v[2]; // a = 3// 使用at()（检查边界）try { int b = v.at(10); // 抛出std::out_of_range异常} catch (const out_of_range& e) { cout << \"Out of range: \" << e.what() << endl;}// 访问首尾元素int first = v.front(); // 等同于v[0]int last = v.back(); // 等同于v[v.size()-1]// 直接访问底层数据int* data = v.data(); // 获取指向底层数组的指针标准库算法 std::find 的返回值是迭代器：
C++ 标准库的算法（如 find、sort 等）是通用的，可以适配各种容器（vector、list、set 等）。
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迭代器为不同容器提供了统一的访问接口：无论容器内部存储结构如何（数组、链表等），算法都能通过迭代器遍历和操作元素。
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若不使用迭代器，
find函数需要为每种容器单独实现（如vector用索引，list用指针等），违背了代码复用的原则。
