Vector

vector 简介

vector 是C++标准模板库（STL）中最简单的一种容器。

从概念上讲，vector 可以被认为是一个动态数组。这意味着它可以像普通数组那样通过索引进行随机访问，访问任何元素的时间复杂度是常数级别的。

在实现方面，vector 的核心是使用一块连续的内存空间来存储元素，这与普通的数组完全一致。正是因为这种内存布局的连续性，才使得它能够支持快速的随机访问。

vector 最重要的特性之一是其动态性。与普通数组在创建时就需要固定大小不同，vector 的大小可以在程序运行过程中动态地改变。当您尝试向一个已经满的 vector 中插入新的元素时，vector 会自动进行以下操作：

分配一块更大的内存块。
将原有的元素从旧的内存块拷贝到新的内存块中。
释放旧的内存块。
在新分配的内存块中插入新的元素。

因此，vector 是一个灵活的数组，其大小可以动态地改变。您可以使用 push_back() 在 vector 的末尾添加元素，如果需要，vector 会自动管理内存的分配和释放。您还可以使用 size() 获取当前 vector 中元素的数量，使用 capacity() 获取当前 vector 的容量（即在重新分配内存之前可以容纳的元素数量），并可以使用 reserve() 来预先分配一定的容量。

需要注意的是，由于 vector 在内存中是连续存储的，因此在任意位置（除了末尾）插入或删除元素可能涉及到元素的移动，这可能会影响性能。例如，在 vector 的头部插入元素 push_front() 不是一个高效的操作，因为它需要将所有现有元素都向后移动一位。如果您需要在序列的开头或中间频繁地进行插入和删除操作，那么 list（链表）可能是一个更合适的选择。

总而言之，vector 是一种使用连续内存实现的动态数组，它提供了快速的随机访问和自动的内存管理，是STL中最常用和最基础的容器之一。要使用 vector，您需要在代码中包含头文件 <vector>。

vector 常用成员函数

成员函数	描述	来源
`assign(iterator first, iterator last)`	移除所有元素，并插入由迭代器 `first` 和 `last` 指示范围内的元素。
`assign(size_type n, const T& el = T())`	移除所有元素，并插入 `n` 个 `el` 的副本。如果未提供 `el`，则使用 `T()` 进行默认构造。
`at(size_type n)`	返回位于位置 `n` 的元素。
`back()`	返回最后一个元素。
`begin()`	返回一个指向第一个元素的迭代器。
`capacity()`	返回 `vector` 可以存储的元素数量（即在需要重新分配内存之前可以容纳的元素数量）。
`clear()`	移除所有元素。
`empty()`	如果 `vector` 不包含任何元素则返回 `true`，否则返回 `false`。
`end()`	返回一个指向 `vector` 最后一个元素之后的位置的迭代器。
`front()`	返回第一个元素。
`insert(iterator i, const T& el = T())`	在迭代器 `i` 所引用的元素之前插入 `el`，并返回一个指向新插入元素的迭代器。
`insert(iterator i, size_type n, const T& el)`	在迭代器 `i` 所引用的元素之前插入 `n` 个 `el` 的副本。
`insert(iterator i, iterator first, iterator last)`	在迭代器 `i` 所引用的元素之前插入由迭代器 `first` 和 `last` 指示范围内的元素。
`max_size()`	返回 `vector` 可以容纳的最大元素数量。
`operator[]`	下标运算符，用于访问指定位置的元素。
`pop_back()`	移除最后一个元素。
`push_back(const T& el)`	在 `vector` 的末尾插入 `el`。
`rbegin()`	返回一个指向最后一个元素的反向迭代器。
`rend()`	返回一个指向第一个元素之前的位置的反向迭代器。
`reserve(size_type n)`	预留足够的空间以容纳 `n` 个元素，如果当前的 `capacity()` 小于 `n`。这不会改变 `size()`。
`resize(size_type n, const T& el = T())`	改变 `vector` 的大小为 `n`。如果 `n` 大于当前 `size()`，则在末尾添加 `n - size()` 个值为 `el` 的元素；如果 `n` 小于当前 `size()`，则移除末尾的元素。
`size()`	返回 `vector` 中当前元素的数量。
`swap(vector<T>& v)`	交换当前 `vector` 的内容与另一个 `vector` `v` 的内容。
`vector()`	构造一个空 `vector`。
`vector(size_type n, const T& el = T())`	构造一个包含 `n` 个 `el` 副本的 `vector`。如果未提供 `el`，则使用 `T()` 进行默认构造。
`vector(iterator first, iterator last)`	构造一个包含由迭代器 `first` 和 `last` 指示范围内元素的 `vector`。
`vector(const vector<T>& v)`	拷贝构造函数，创建一个与 `vector` `v` 相同的副本。

vector 演示程序 (中文注释)

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // 包含 sort 等算法

using namespace std;

int main() {
    // 声明并初始化一个空的整型 vector
    vector<int> v1;
    cout << "v1 的初始大小: " << v1.size() << endl;
    cout << "v1 的初始容量: " << v1.capacity() << endl;

    // 使用 push_back 在末尾添加元素
    v1.push_back(10);
    v1.push_back(20);
    v1.push_back(30);
    cout << "在 v1 末尾添加元素后的大小: " << v1.size() << endl;
    cout << "在 v1 末尾添加元素后的容量: " << v1.capacity() << endl; // 容量可能会增加

    // 使用 at() 和下标运算符 [] 访问元素
    cout << "v1 的第一个元素 (使用 at()): " << v1.at(0) << endl;
    cout << "v1 的第二个元素 (使用 []): " << v1 << endl;

    // 使用 front() 和 back() 访问首尾元素
    cout << "v1 的第一个元素 (使用 front()): " << v1.front() << endl;
    cout << "v1 的最后一个元素 (使用 back()): " << v1.back() << endl;

    // 使用 begin() 和 end() 获取迭代器并遍历 vector
    cout << "v1 的元素: ";
    for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); ++it) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;

    // 使用 insert() 在指定位置插入元素
    v1.insert(v1.begin() + 1, 15); // 在第二个位置（索引为1）之前插入 15
    cout << "在 v1 中间插入元素后: ";
    for (int val : v1) { // 使用范围 for 循环遍历
        cout << val << " ";
    }
    cout << endl;

    // 使用 erase() 移除指定位置的元素
    v1.erase(v1.begin() + 2); // 移除第三个位置（索引为2）的元素
    cout << "从 v1 中移除一个元素后: ";
    for (int val : v1) {
        cout << val << " ";
    }
    cout << endl;

    // 使用 size() 获取当前大小
    cout << "v1 的当前大小: " << v1.size() << endl;

    // 使用 empty() 检查是否为空
    cout << "v1 是否为空? " << (v1.empty() ? "是" : "否") << endl;

    // 使用 clear() 移除所有元素
    v1.clear();
    cout << "清空 v1 后的大小: " << v1.size() << endl;
    cout << "v1 是否为空? " << (v1.empty() ? "是" : "否") << endl;

    // 演示带有初始大小和默认值的构造函数
    vector<int> v2(5, 0); // 创建一个包含 5 个 0 的 vector
    cout << "v2 的内容: ";
    for (int val : v2) {
        cout << val << " ";
    }
    cout << endl;

    // 演示使用迭代器范围构造 vector
    int arr[] = {1, 3, 5, 7, 9};
    vector<int> v3(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
    cout << "v3 的内容: ";
    for (int val : v3) {
        cout << val << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

这个程序演示了 vector 的一些基本操作，包括创建、添加元素、访问元素、插入和删除元素、获取大小和容量、以及清空 vector。您可以编译并运行这段代码以观察 vector 成员函数的行为。

List