我们在声明数组的时候,采用的是datatype  arrayname[len]的形式,数组在分配之后,不能调整大小,删除和插入数据时操作十分的繁琐,虽然可以采用链表,但是链表的操作更麻烦,我们希望有更简单的方法。

与string类一样, 向量vector 同属于STL(Standard Template Library, 标准模板库)中的定义的类, vector是一个封装了动态数组的顺序容器(Sequence Container),它能够存放各种类型的数据和对象。

可以简单的认为vector容器是一个能够存放任意类型的动态数组,与数组相比,vector 容器的优点在于它能够根据需要自动调整的大小,随时放入更多的元素。此外, vector 也提供了成员函数对自身进行操作。

一、容器的定义

首先,如果要在程序中使用vector容器,必须包含头文件 <vector>。如下:

#include <vector>

vector类是一个模板类,位于std命名空间内,为方便使用还需要增加:

using namespace std;

声明一个容器很简单:

  vector<int> vi;              // 定义用于存放整数的容器
  vector<double> vd;         // 定义用于存放浮点数的容器
  vector<string> vs;           // 定义用于存放string字符串的容器
  vector<struct st_girl> vgirl;  // 定义用于存放超女结构体的容器
  vector<CGirl> vGirl;         // 定义用于存放超女类的容器

vector容器可以存放C语言的基本数据类型,可以存放结构体,还可以存放类,这正是我们想要的简单的方法,链表?我已经有二十年没有用它了。

二、容器的使用

vector的功能强大,成员函数很多,我不想按普通教程的方式来介绍它,那样会太烦锁,我根据实际开发中应用的场景,采用示例程序介绍vector常用的用法。

1、存放整数

示例(book220.cpp)

/*
 * 程序名:book220.cpp,此程序用于演示C++容器存放整数
 * 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <vector>      // vector需要的头文件
#include <algorithm>   // sort函数需要的头文件
 
int main ()
{
  int height=0;             // 存放从键盘输入的超女身高
  std::vector<int> vheight; // 存放超女身高的容器
 
  while (true)
  {
    printf("请输入超女身高(0-结束输入):");
    scanf("%d",&height);         // 接受键盘输入的数据
    if (height==0) break;        // 0-结束输入
    vheight.push_back(height);   // 把数据追加入容器
  }
 
  for (int ii=0;ii<vheight.size();ii++) // 显示排序前容器中的记录
  {
    printf("vheight[%d]=%d\n",ii,vheight[ii]);
  }
 
  sort(vheight.begin(),vheight.end());  // 容器中的记录排序
 
  for (int ii=0;ii<vheight.size();ii++) // 显示排序后容器中的记录
  {
    printf("vheight[%d]=%d\n",ii,vheight[ii]);
  }
 
  // vheight.clear();  // 清空容器,可以不写。
}

运行效果

image.png

程序解释如下:

  std::vector<int> vheight;   // 声明容器用于存放整数,超女身高,单位是cm。

void push_back(const T& x)成员函数:向容器尾部增加一个元素x,x就是您要向容器中增加的变量,在本示例中是一个整数,注意,参数x是一个引用,要用变量的名称,不是变量的地址,如vheight.push_back(height);。

int size()成员函数:返回容器中数据的元素总数。

像数组一样访问容器:容器像数组一样,可以用数组的下标访问,vheight[0]表示容器的第1个元素,vheight[n]表示容器的第n+1个元素。注意,采用下标方式放问容器的时候,下标不要越界,否则可能会引起内存溢出。

iterator begin()成员函数:返回容器头指针,指向第一个元素。

iterator end()成员函数:返回容器尾指针,指向容器最后一个元素的下一个位置。

容器中的元素排序:采用sort()函数对容器中的元素进行排序。如sort(vheight.begin(),vheight.end());表示对容器中全部的元素进行排序。

void clear()清空容器中的全部元素,注意两点:1)容器被声明的时候,本来就是空的;2)容器是类,有析构函数,析构函数中会自动清空容器中的元素,释放内存资源,不需要程序员担心。但是,程序员也可以调clear()函数手工清空容器中的元素。

示例book220.cpp程序展示了vector容器10%的功能和成员函数,但是,在实际开发中,对容器的操作,95%的内容就是这些。

2、存放字符串

示例(book222.cpp)

/*
 * 程序名:book222.cpp,此程序用于演示C++容器存放字符串
 * 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>   
#include <string>       // string需要的头文件
#include <vector>       // vector需要的头文件
 
int main ()
{
  char strtmp[50];                // 存放姓名的临时变量
  std::string name;               // 存放从键盘输入的超女姓名
  std::vector<std::string> vname; // 存放超女姓名的容器
 
  while (true)
  {
    printf("请输入超女姓名(0-结束输入):");
    scanf("%s",strtmp);               // 接受键盘输入的数据
    if (strcmp(strtmp,"0")==0) break; // 0-结束输入
    vname.push_back(strtmp);          // 把数据追加入容器
  }
 
  for (int ii=0;ii<vname.size();ii++) // 显示容器中的记录
  {
    printf("vname[%d]=%s\n",ii,vname[ii].c_str());
  }
}

运行效果

image.png

注意几个问题:

1)用容器存放字符串,数据类型用string,不是C语言用0结尾的字符数组char [],string是一个变量,char []是一组变量。

2)用vname.push_back()成员函数把数据追加到容器中,参数的类型可以是string,也可以是char[],但是,这并不是vector的特征,而是string的特征,容器声明的是string类型,string的构造函数支持char [],表面上看push_back()进去的是char [],实际上会被转换为string。

3、存放结构体

示例(book225.cpp)

/*
 * 程序名:book225.cpp,此程序用于演示C++容器存放结构体
 * 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>   
#include <vector>       // vector需要的头文件
 
struct st_girl       // 超女数据结构
{
  char name[50];     // 姓名
  int  age;          // 年龄
};
 
int main ()
{
  struct st_girl stgirl;             // 超女数据结构
  std::vector<struct st_girl> vgirl; // 存放超女结构体的容器
 
  strcpy(stgirl.name,"西施"); stgirl.age=18;
  vgirl.push_back(stgirl);
 
  strcpy(stgirl.name,"杨玉环"); stgirl.age=28;
  vgirl.push_back(stgirl);
 
  // 采用数组下标访问容器中的记录
  for (int ii=0;ii<vgirl.size();ii++)
  {
    printf("vgirl[%d].name=%s,vgirl[%d].age=%d\n",\
            ii,vgirl[ii].name,ii,vgirl[ii].age);
  }
 
  // 把容器中的记录复制到结构体
  for (int ii=0;ii<vgirl.size();ii++)
  {
    memcpy(&stgirl,&vgirl[ii],sizeof(struct st_girl));
    printf("stgirl.name=%s,stgirl.age=%d\n",stgirl.name,stgirl.age);
  }
}

运行结果

image.png

总的来说,存放结构体的容器和数组的用法基本相同。

在book225.cpp中,采用了memcpy函数,它是C语言的库函数,用于内存中的数据复制,声明如下:

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);

dest:指向用于存储复制内容的目标地址,类型强制转换为 void* 指针。

src:指向要复制的数据源地址,类型强制转换为 void* 指针。

n:要被复制的字节数。

该函数返回dest。

4、存放类

示例(book222.cpp)演示的存放字符串,string就是类。

三、其它成员函数

vector的成员函数比较多,为了不增加各位的学习负担,我只介绍常用的。

1、定位的函数

iterator begin():返回容器头的指针,指向容器第一个元素的位置。

iterator end():返回容器尾的指针,指向容器最后一个元素的下一个位置。

iterator是跌代器,这个名字让人难以理解,那就先不要管它,以下我会举例说明用法,一般来说,begin()和end()成员函数用于其它成员函数的参数中。

2、增加元素的函数

void push_back(const T& x):向容器的尾部增加一个元素x。

iterator insert(iterator it,const T& x):向容器中指定位置(it)前插入一个元素x。

  strcpy(stgirl.name,"王昭群"); stgirl.age=22;
  vgirl.insert(vgirl.begin()+1,stgirl);  // 在第2个元素前插入一个元素。

3、删除元素的函数

iterator erase(iterator it):删除容器中指定位置(it)的元素。

  vgirl.erase(vgirl.begin()+2);  // 删除容器中第3个元素。
  vgirl.pop_back():删除容器中最后一个元素。
  vgirl.clear():清空容器中全部的元素。

4、判断容器的大小

bool empty():判断容器是否为空。

int size():返回容器中元素的个数。

四、容器的排序

在实际开发中,往往需要对vector容器中的元素进行排序,sort函数可以实现排序功能。

  sort(begin,end,cmp);

sort函数包含在头文件为#include <algorithm>的c++标准库中,调用排序方法不必知道其内部是如何实现的,只要出现我们想要的结果就行。

sort函数有三个参数:

(1)第一个是要排序的数组的起始地址。

(2)第二个是结束的地址。

(3)第三个参数是排序的方法,可以是从大到小也可是从小到大,还可以不写第三个参数,此时缺省的排序方法是从小到大排序。如果vector容器中元素的数据类型不是基本数据类型,sort函数必须指定排序方法函数。

示例(book227.cpp)

/*
 * 程序名:book227.cpp,此程序用于演示C++容器的排序
 * 作者:C语言技术网(www.freecplus.net) 日期:20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>   
#include <vector>      // vector需要的头文件
#include <algorithm>   // sort函数需要的头文件
 
struct st_girl       // 超女数据结构
{
  char name[50];     // 姓名
  int  age;          // 年龄
};
 
// 自定义排序函数,按超女姓名排序
bool sortbyname(const st_girl &p1,const st_girl &p2)
{
  if (strcmp(p1.name,p2.name)<=0) return true;
  return false;
}
 
// 自定义排序函数,按超女年龄排序
bool sortbyage(const st_girl &p1,const st_girl &p2)
{
  if (p1.age<p2.age) return true;
  return false;
}
 
int main ()
{
  struct st_girl stgirl;             // 超女数据结构
  std::vector<struct st_girl> vgirl; // 存放超女结构体的容器
 
  strcpy(stgirl.name,"西施"); stgirl.age=18;
  vgirl.push_back(stgirl);
 
  strcpy(stgirl.name,"杨玉环"); stgirl.age=28;
  vgirl.push_back(stgirl);
 
  //sort(vgirl.begin(),vgirl.end());   // 如果不指定排序函数,编译将报错
  //sort(vgirl.begin(),vgirl.end(),sortbyname); // 按超女的姓名排序
  sort(vgirl.begin(),vgirl.end(),sortbyage);  // 按超女的年龄排序
 
  for (int ii=0;ii<vgirl.size();ii++)
  {
    printf("vgirl[%d].name=%s,vgirl[%d].age=%d\n",\
            ii,vgirl[ii].name,ii,vgirl[ii].age);
  }
}

五、课后作业

1)编写示例程序,类似本章节的book220.cpp、book222.cpp、book225.cpp、book227.cpp,编译并运行它,记住,程序员是写出来的,不是看出来的,熟能生巧,您每天的付出都有意义。

2)编写示例程序,测试一下vector容器其它成员函数的用法,玩一下就行了,有些成员函数以后可能有用。

3)丰富您的函数库,写一个类,封装随机数功能,类的声明如下:

class CRand
{
public:
  vector<int> m_val;  // 用于存放生成好的随机数
  CRand();
 ~CRand();
  void Rand(const int minvalue,const int maxvalue,const int totalcount,const bool brep=true);
}

注意:

(1)随机数的种子不能只用time(0)的秒,还可以利用微秒,同一秒内取到的随机数将不同。

(2Rand(const int minvalue,const int maxvalue,const int totalcount,const bool brep=true)生成指定范围的随机数,minvalue是最小值,maxvalue是最大值,brep是否允许重复。

4)vector容器的排序在实际开发中应用比较多,必须掌握。

5)vector容器存放超女类,能不写排序函数吗?如果存放string类,能不写排序函数吗?为什么?

六、版权声明

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来源:C语言技术网(www.freecplus.net

作者:码农有道

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