私人彩票网站做几年牢,简易购物网站模板,会员管理系统功能,wordpress 哪个好用吗目录 1.vector的介绍及使用1.1vector的介绍1.2vector的使用1.2.1 vector的定义1.2.2 vector iterator 的使用1.2.3 vector 空间增长问题1.2.4 vector 增删查改1.2.5vector 迭代器失效问题1.2.6 vector 在OJ中的使用。 2.vector深度剖析及模拟实现2.1 std::vector的核心框架接口… 目录 1.vector的介绍及使用1.1vector的介绍1.2vector的使用1.2.1 vector的定义1.2.2 vector iterator 的使用1.2.3 vector 空间增长问题1.2.4 vector 增删查改1.2.5vector 迭代器失效问题1.2.6 vector 在OJ中的使用。 2.vector深度剖析及模拟实现2.1 std::vector的核心框架接口的模拟实现bit::vector2.2 使用memcpy拷贝问题2.2 动态二维数组理解 1.vector的介绍及使用
1.1vector的介绍
vector是表示可变大小数组的序列容器。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。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。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。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。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。使用STL的三个境界能用明理能扩展.
1.2vector的使用
vector学习时一定要学会查看文档vector的文档介绍vector在实际中非常的重要在实际中我们熟悉常见的接口就可以下面列出了哪些接口是要重点掌握的
1.2.1 vector的定义 1.2.2 vector iterator 的使用
接口begin和end分别返回的是iterator/const_iterator 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator 接口rbegin和rend分别返回的是最后一个数据位置的reverse_iterator获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator
1.2.3 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STLg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
// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{
size_t sz;
vectorint 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;
}
}
}
vs运行结果vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 3
capacity changed: 4
capacity changed: 6
capacity changed: 9
capacity changed: 13
capacity changed: 19
capacity changed: 28
capacity changed: 42
capacity changed: 63
capacity changed: 94
capacity changed: 141
g运行结果linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 4
capacity changed: 8
capacity changed: 16
capacity changed: 32
capacity changed: 64
capacity changed: 128// 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()
{
vectorint 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;
}
}
}1.2.4 vector 增删查改 1.2.5vector 迭代器失效问题
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
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
#include iostream
using namespace std;
#include vector
int main()
{
vectorint 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;
}
coutendl;
return 0;
}指定位置元素的删除操作–erase
#include iostream
using namespace std;
#include vector
int main()
{
int a[] { 1, 2, 3, 4 };
vectorint v(a, a sizeof(a) / sizeof(int));
// 使用find查找3所在位置的iterator
vectorint::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
#include iostream
using namespace std;
#include vector
int main()
{
vectorint v{ 1, 2, 3, 4 };
auto it v.begin();
while (it ! v.end())
{
if (*it % 2 0)
v.erase(it);
it;
}
return 0;
}
int main()
{
vectorint 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;
}
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。
// 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()
{
vectorint 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()
{
vectorint v{1,2,3,4,5};
vectorint::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()
{
vectorint v{1,2,3,4,5};
// vectorint 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
[slyVM-0-3-centos 20220114]$ g testVector.cpp -stdc11
[slyVM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
1 3 5// 使用第二组数据时程序最终会崩溃
[slyVM-0-3-centos 20220114]$ vim testVector.cpp
[slyVM-0-3-centos 20220114]$ g testVector.cpp -stdc11
[slyVM-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
#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())
{
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.
1.2.6 vector 在OJ中的使用。
只出现一次的数字i
class Solution {
public:
int singleNumber(vectorint nums) {
int value 0;
for(auto e : v) {value ^ e; }
return value;
}
};杨辉三角OJ
// 涉及resize / operator[]
// 核心思想找出杨辉三角的规律发现每一行头尾都是1中间第[j]个数等于上一行[j-1][j]
class Solution {
public:
vectorvectorint generate(int numRows) {
vectorvectorint vv(numRows);
for(int i 0; i numRows; i)
{
vv[i].resize(i1, 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;
}
};
总结通过上面的练习我们发现vector常用的接口更多是插入和遍历。遍历更喜欢用数组operator[i]的形式访问因为这样便捷。课下自己实现一遍上面课堂讲解的OJ练习然后请自行完成下面题目的OJ练习。以此增强学习vector的使用.
2.vector深度剖析及模拟实现 2.1 std::vector的核心框架接口的模拟实现bit::vector
#pragma once#include iostream
using namespace std;
#include assert.h// 注意这里namespace大家下去就不要取名为bit了否则被面试官看到问bit是啥就尴尬了
namespace bit
{templateclass Tclass vector{public:// Vector的迭代器是一个原生指针typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;///// 构造和销毁vector(): _start(nullptr), _finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr){}vector(size_t n, const T value T()): _start(nullptr), _finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr){reserve(n);while (n--){push_back(value);}}/** 理论上将提供了vector(size_t n, const T value T())之后* vector(int n, const T value T())就不需要提供了但是对于* vectorint v(10, 5);* 编译器在编译时认为T已经被实例化为int而10和5编译器会默认其为int类型* 就不会走vector(size_t n, const T value T())这个构造方法* 最终选择的是vector(InputIterator first, InputIterator last)* 因为编译器觉得区间构造两个参数类型一致因此编译器就会将InputIterator实例化为int* 但是10和5根本不是一个区间编译时就报错了* 故需要增加该构造方法*/vector(int n, const T value T()): _start(new T[n]), _finish(_startn), _endOfStorage(_finish){for (int i 0; i n; i){_start[i] value;}}// 若使用iterator做迭代器会导致初始化的迭代器区间[first,last)只能是vector的迭代器// 重新声明迭代器迭代器区间[first,last)可以是任意容器的迭代器templateclass InputIteratorvector(InputIterator first, InputIterator last){while (first ! last){push_back(*first);first;}}vector(const vectorT v): _start(nullptr), _finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr){reserve(v.capacity());iterator it begin();const_iterator vit v.cbegin();while (vit ! v.cend()){*it *vit;}_finish it;}vectorT operator(vectorT v){swap(v);return *this;}~vector(){if (_start){delete[] _start;_start _finish _endOfStorage nullptr;}}/// 迭代器相关iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator cbegin() const{return _start;}const_iterator cend() const{return _finish;}//// 容量相关size_t size() const { return _finish - _start; }size_t capacity() const { return _endOfStorage - _start; }bool empty() const { return _start _finish; }void reserve(size_t n){if (n capacity()){size_t oldSize size();// 1. 开辟新空间T* tmp new T[n];// 2. 拷贝元素// 这里直接使用memcpy会有问题吗同学们思考下//if (_start)// memcpy(tmp, _start, sizeof(T)*size);if (_start){for (size_t i 0; i oldSize; i)tmp[i] _start[i];// 3. 释放旧空间delete[] _start;}_start tmp;_finish _start oldSize;_endOfStorage _start n;}}void resize(size_t n, const T value T()){// 1.如果n小于当前的size则数据个数缩小到nif (n size()){_finish _start n;return;}// 2.空间不够则增容if (n capacity())reserve(n);// 3.将size扩大到niterator it _finish;_finish _start n;while (it ! _finish){*it value;it;}}///// 元素访问T operator[](size_t pos) { assert(pos size());return _start[pos]; }const T operator[](size_t pos)const { assert(pos size());return _start[pos]; }T front(){return *_start;}const T front()const{return *_start;}T back(){return *(_finish - 1);}const T back()const{return *(_finish - 1);}/// vector的修改操作void push_back(const T x) { insert(end(), x); }void pop_back() { erase(end() - 1); }void swap(vectorT v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);}iterator insert(iterator pos, const T x){assert(pos _finish);// 空间不够先进行增容if (_finish _endOfStorage){//size_t size size();size_t newCapacity (0 capacity()) ? 1 : capacity() * 2;reserve(newCapacity);// 如果发生了增容需要重置pospos _start size();}iterator end _finish - 1;while (end pos){*(end 1) *end;--end;}*pos x;_finish;return pos;}// 返回删除数据的下一个数据// 方便解决:一边遍历一边删除的迭代器失效问题iterator erase(iterator pos){// 挪动数据进行删除iterator begin pos 1;while (begin ! _finish) {*(begin - 1) *begin;begin;}--_finish;return pos;}private:iterator _start; // 指向数据块的开始iterator _finish; // 指向有效数据的尾iterator _endOfStorage; // 指向存储容量的尾};
}/// /
/// 对模拟实现的vector进行严格测试
void TestBitVector1()
{bit::vectorint v1;bit::vectorint v2(10, 5);int array[] { 1,2,3,4,5 };bit::vectorint v3(array, arraysizeof(array)/sizeof(array[0]));bit::vectorint v4(v3);for (size_t i 0; i v2.size(); i){cout v2[i] ;}cout endl;auto it v3.begin();while (it ! v3.end()){cout *it ;it;}cout endl;for (auto e : v4){cout e ;}cout endl;
}void TestBitVector2()
{bit::vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);cout v.size() endl;cout v.capacity() endl;cout v.front() endl;cout v.back() endl;cout v[0] endl;for (auto e : v){cout e ;}cout endl;v.pop_back();v.pop_back();for (auto e : v){cout e ;}cout endl;v.insert(v.begin(), 0);for (auto e : v){cout e ;}cout endl;v.erase(v.begin() 1);for (auto e : v){cout e ;}cout endl;
}2.2 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
int main()
{
bite::vectorbite::string v;
v.push_back(1111);
v.push_back(2222);
v.push_back(3333);
return 0;
}问题分析
memcpy是内存的二进制格式拷贝将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中如果拷贝的是自定义类型的元素memcpy既高效又不会出错但如果拷贝的是自定义类型元素并且自定义类型元素中涉及到资源管理时就会出错因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。 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.
2.2 动态二维数组理解
// 以杨慧三角的前n行为例假设n为5
void test2vector(size_t n)
{
// 使用vector定义二维数组vvvv中的每个元素都是vectorint
bit::vectorbit::vectorint vv(n);
// 将二维数组每一行中的vecotrint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::vectorbit::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.
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