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一、vector简介

vector是C++标准模板库(STL)中最常用的序列式容器之一，它提供动态数组的功能，能够自动管理内存，在运行时根据需要动态调整大小。

vector的核心特性：

• 动态数组：底层实现为动态分配的连续内存空间

• 快速随机访问：支持通过下标直接访问元素(时间复杂度O(1))

• 尾部高效操作：在末尾插入/删除元素效率高(平均O(1))

• 自动扩容：当容量不足时自动分配更大的内存空间

• 类型安全：模板类，支持存储任意类型的数据

  二、vector的基本使用

  1. 头文件与声明

  #include <vector>// 基本声明方式
  std::vector<int> intVec;          // 空vector
  std::vector<double> doubleVec(5); // 包含5个0.0的vector
  std::vector<std::string> strVec = {"Hello", "World"}; // 初始化列表

  2. 常用构造函数

  vector();                          // 默认构造，创建空vector
  vector(size_type n);              // 创建包含n个默认初始化元素的vector
  vector(size_type n, const T& val); // 创建包含n个值为val的元素的vector
  vector(const vector& other);       // 拷贝构造函数
  vector(initializer_list<T> il);    // 初始化列表构造(C++11)

  三、vector的迭代器与元素访问

  1. 迭代器相关函数

  begin()与end()

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// begin()返回指向第一个元素的迭代器
  auto itBegin = vec.begin();// end()返回指向最后一个元素后面的位置的迭代器
  auto itEnd = vec.end();// 遍历vector
  for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";
  }

  rbegin()与rend() (反向迭代器)

  // 反向遍历
  for (auto rit = vec.rbegin(); rit != vec.rend(); ++rit) {std::cout << *rit << " ";
  }

  cbegin()与cend() (C++11 const迭代器)

  // const迭代器，不能用于修改元素
  for (auto cit = vec.cbegin(); cit != vec.cend(); ++cit) {std::cout << *cit << " ";
  }

  2. 元素访问函数

  front()与back()

  std::vector<int> vec = {10, 20, 30};// front()返回第一个元素的引用
  int& first = vec.front();  // first = 10// back()返回最后一个元素的引用
  int& last = vec.back();    // last = 30

  operator[]与at()

  // operator[]不进行边界检查(更高效)
  int second = vec[1];       // 20// at()进行边界检查，越界时抛出std::out_of_range异常
  int third = vec.at(2);     // 30

  data() (C++11)

  // 返回指向底层数组的指针
  int* p = vec.data();

  四、vector的修改操作

  1. insert()函数

  insert()函数用于在指定位置插入元素，有多种重载形式：

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};// 在指定位置插入单个元素
  auto it = vec.insert(vec.begin() + 1, 99); 
  // vec: {1, 99, 2, 3}, it指向新插入的99// 在指定位置插入n个相同元素
  vec.insert(vec.end(), 3, 100); 
  // vec: {1, 99, 2, 3, 100, 100, 100}// 在指定位置插入另一个容器的元素范围
  std::vector<int> other = {7, 8, 9};
  vec.insert(vec.begin(), other.begin(), other.end());
  // vec: {7, 8, 9, 1, 99, 2, 3, 100, 100, 100}// 使用初始化列表插入(C++11)
  vec.insert(vec.end(), {200, 300});
  // vec: {7, 8, 9, 1, 99, 2, 3, 100, 100, 100, 200, 300}

  2. push_back()与emplace_back()

  // push_back()在末尾添加元素(拷贝或移动)
  vec.push_back(500);// emplace_back()直接在容器末尾构造元素(更高效，C++11)
  vec.emplace_back(600);

  3. erase()与clear()

  // 删除单个元素
  vec.erase(vec.begin() + 2); // 删除第三个元素// 删除元素范围
  vec.erase(vec.begin() + 1, vec.begin() + 4);// 清空vector
  vec.clear();

  4. pop_back()

  // 删除最后一个元素
  vec.pop_back();

  五、vector的容量操作

  1. size()与capacity()

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};std::cout << "size: " << vec.size();      // 当前元素数量: 3
  std::cout << "capacity: " << vec.capacity(); // 当前容量(可存储元素数量)

  2. resize()与reserve()

  // resize()改变元素数量
  vec.resize(5);      // 增加两个0
  vec.resize(2);      // 删除最后一个元素// reserve()预分配内存
  vec.reserve(100);   // 提前分配至少能容纳100个元素的内存

  3. empty()

  if (vec.empty()) {std::cout << "Vector is empty";
  }

  六、vector的性能与使用建议

• 预分配内存：如果知道大致大小，使用reserve()减少重新分配次数

• 优先使用emplace_back：比push_back更高效，避免不必要的拷贝

• 谨慎使用insert：在非尾部位置插入会导致元素移动，性能较低

• 迭代器失效：插入/删除操作可能导致迭代器失效，需要重新获取

• vector<bool>的特殊性：标准库对bool类型有特化，行为与其他vector不同