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STL之vector的使用

 kibum~ 2009-06-15
STL之vector的使用
第一部分 使用入门
vector可用于代替C中的数组,或者MFC中的CArray,从许多说明文档或者网上评论,一般一致认为应该多用vector,因为它的效率更高,而且具备很好的异常安全性。而且vector是STL推荐使用的默认容器,除非你知道你有特殊需要,使用vector不能满足你的需求,例如需要容器在 head和tail高效的插入和删除,或者在任何位置高效的删除和插入操作,那么你可能使用deque或者list更加合适。
vector是连续内存容器,换句话说,标准要求所有标准库实现的时候,vector中的元素的内存必须是连续的。所以对于插入和删除的时间复杂度是很高的,因为删除或者插入的时候,需要元素的移动,即元素复制拷贝。
vector的内部实现一般需要用到placement new ,所以效率很高,因为很多的时候,只要我们是使用得到,就可以省去很多的内存分配开销。而且vector的使用,元素可以没有默认的构造函数,但是需要拷贝构造函数的存在,这是使用CArray所无法实现的。
使用原则:
1,尽量使用vector代替C风格的数组或者CArray;
2,尽量使用算法代替手工写的循环;
3,尽量使用vector本身的函数代替其他泛型算法;
vector的接口很容易看懂和使用,这里以一些例子来说明vector的用法。
1,填充vector
如果我们想用原始数组的内容填充vector,那么于有很多种方式。我们来一次学习vector的几个方法。
例如我们有数组int v1[10] = {0,1,0,0,3,0,0,4,4,4};
初始化方式1:
vector<int> v2(10); //初始化size为10可以避免数组动态增长的时候不断的分配内存
//v2.reserve(10);//同上,只要使用其中一个就可以了
for( int i=0; i<10; i++ )
{
       v2.push_back(v1[i]);//增加一个元素
}

初始化方式2:
vector<int> v3(&v1[0],&v1[9]);//原始数组的元素指针可以作为迭代器来使用

初始化方式3:
vector<int> v4;
v4.reserve(10);
v4.insert(v4.begin(), &v1[0], &v[9]);

初始化方式4:
vector<int> v5(10);
copy(v5.begin(), &v1[0], &v1[9]);
原始数组的元素指针可以作为迭代器来使用。

原则:尽量使用reserve来减少不必要的内存分配次数。
原则:尽量使用empty而不是size()==0 来判断容器是否为空
 
有可能我们需要在vector中插入相应的元素
vector<int>::iterator i = find( v1.begin(), v1.end(), 3);
if( i != v1.end() )
{
       v1.insert( i, 6 );
}

2,遍历vector
例如有vector<int> v1;
void print( int i)
{
       cout << i << endl;
}
方式1:
for( int i=0; i<v1.size(); i++ )
{
       print(v1[i]);
}
这种方式是我们最熟悉的,但是不够好,写起来不够简洁。而且对于没有随机迭代器的其他容器来说,这样做是办不到的。

方式2:
typedef vector<int>:: iterator   VIntIterator;
VIntIterator end = v1.begin();
for( VIntIterator i=v1.begin(); i != end; ++i )
{
     print( *i );
}
注意:先计算end有好处,因为不必要每次去重复计算end,vector的end()不是常数时间的,所以先缓存下来能提高效率。写算法的时候尽量使用!=比较迭代器,因为<对于很多非随机迭代器没有这个操作符。
但是这种方式也写起来比较繁琐。
方式3:
for_each( v1.begin(), v1.end(), print );
使用算法写起来简单多了。

使用算法的时候,可以使用函数对象,例如
class OutPut
{
public:
       void operator ()( double i )
       {
              std::cout << i;
}
}
for_each( v1.begin(), v1.end(), OutPut );
3,vector中的删除
删除指定元素
vector<double> v1;
//….初始化代码
vector<double>:: iterator i = find( v1.begin(), v1.end(), 3.0 );
if( i != v1.end() )
{
       v1.erase(i);
}
这样就真的删除了么指定的元素了么?没有。其实只是内部的元素作了移动,vector的删除的时间复杂度是很高的。所以选择容器的时候,如果需要频繁在中间插入和删除元素,那选择vector就会影响效率了。
注意:插入或者删除操作会使得迭代器失效。

原则:使用erase-remove惯用法删除元素
v1.erase( remove(v1.begin(), v1.end(), 3.0), v1.end() );

4,vector是否为空
在判断容器是否为空的时候,使用empty()来代替size()是否为了0的检查方式,因为empty更加高效时间复杂度是常数时间的,size()时间复杂度不是常数时间的。
原则:使用empty判断标准容器是否为空

5,vector中的查找
原则:尽量使用标准容器自带的算法代替公共算法。
但是vector中并没有多少自己的算法,倒是list中有remove ,remove_if,sort,reverse等算法。
find
find_if

6,使用交换技巧来修正过剩的容量
vector<int> v1;
//…初始化v1
//…删除v1中所有的元素
但是这个时候v1的内存容量并不是0,还是很大的一块内存没有释放,如果想清空
用v1.reserve(0);到不到目标,因为reserve只能扩大内存容量,并不能减小。

vector<int> v2;
v2.swap(v1);
这个时候就是真的将之内存容量降到最低了。

6,题外话:使用算法及其他技巧
原则:不要使用auto_ptr作为模板参数来建立容器,这会产生意想不到的陷阱,因为auto_ptr的拷贝有特殊的语义
原则:避免使用vector<bool>, 因为它不能当作标准容器来用
copy
find_if
for_each

原则:尽量使用区间成员函数代替它们的单元素参数兄弟成员函数
区间构造
区间删除
区间赋值
区间插入

原则:使得容器中元素的拷贝操作轻量而正确,拷贝是STL中容器的运行的基本方式,将元素加入到容器,必然保持一个拷贝,容器中的元素不再是原来的那个元素,所以如果将指针加入容器,必须在容器离开作用域以前删除指针所指的对象。
void fun()
{
       vector<object*> v1;
       ……//插入操作
       for( vector<object*> :: iterator i = v1.begin(); i != v1.end(); ++i )
       {
              delete *i;
}
}

原则:注意对于 vector,任何插入删除操作都会引起迭代器失效。所以要小心。

第二部分 使用错误讨论
vector的语义常被误解,所以经常会出现使用错误
1,案例一
你能发现下面的问题所在么?
void func( vector<.int>& v1 )
{
       v1[0] = 1;    //#1
       v1.at(0) = 1; //#2
}

#1和#2有何区别?

void func1( vector<int>& v1 )
{
       v1.reserve(2);
       assert( v1.capacity() == 2 );
       v1[0] = 1;
    v1[1] = 2;
       for( vector<int>::iterator i = v1.begin(); i<v1.end(); i++ )
       {
              cout << *i << andl;
       }
      
       cout << v1[0];
       v1.reserve(100);
       assert(v1.capicity() == 100 );
       cout << v1[0];
       v1[2] = 3;
    v1[3] = 4;
       //……
       v[99] = 100;
       for( vector<int>::iterator i = v1.begin(); i<v1.end(); i++ )
       {
              cout << *i << andl;
       }
}
函数func1存在什么问题(丛风格和代码正确性做出评价)?会打印出什么?

2,案例二
使用vector的时候最容易发生的运行时错误,莫过于迭代器错误
注意:对于 vector,任何插入删除操作都会引起迭代器失效。所以要小心
 
本文来自CSDN博客,转载请标明出处:http://blog.csdn.net/wxdvc/archive/2009/03/10/3975196.aspx

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