C++ 向量

在 C++ 中，向量用于存储相似数据类型的元素。但是，与 数组 不同，向量的大小可以动态增长。

也就是说，我们可以根据需要更改程序执行期间向量的大小。

向量是 C++ 标准模板库的一部分。要使用向量，我们需要在程序中包含 vector 头文件。

#include <vector>

C++ 向量声明

包含头文件后，我们可以在 C++ 中这样声明一个向量：

std::vector<T> vector_name;

类型参数 <T> 指定了向量的类型。它可以是任何基本数据类型，例如 int、char、float 等。例如：

vector<int> num;

这里，num 是向量的名称。

请注意，我们在声明期间没有指定向量的大小。这是因为向量的大小可以动态增长，因此无需定义它。

C++ 向量初始化

有几种方法可以在 C++ 中初始化向量。

方法 1

// Initializer list
vector<int> vector1 = {1, 2, 3, 4, 5};

// Uniform initialization
vector<int> vector2 {1, 2, 3, 4, 5};

在这里，我们通过直接向向量提供值来初始化向量。现在，vector1 和 vector2 都用值 1、2、3、4、5 初始化。

方法 2

vector<int> vector3(5, 12);

在这里，5 是向量的大小，12 是值。

此代码创建一个大小为 5 的 int 向量，并使用值 12 初始化该向量。因此，该向量等同于：

vector<int> vector3 = {12, 12, 12, 12, 12};

示例：C++ 向量初始化

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {

  // initializer list
  vector<int> vector1 = {1, 2, 3, 4, 5};

  // uniform initialization
  vector<int> vector2{6, 7, 8, 9, 10};

  // method 3
  vector<int> vector3(5, 12);

  cout << "vector1 = ";

  // ranged loop
  for (const int& i : vector1) {
    cout << i << "  ";
  }

  cout << "\nvector2 = ";

  // ranged loop
  for (const int& i : vector2) {
    cout << i << "  ";
  }

  cout << "\nvector3 = ";

  // ranged loop
  for (int i : vector3) {
    cout << i << "  ";
  }

  return 0;
}

输出

vector1 = 1  2  3  4  5  
vector2 = 6  7  8  9  10  
vector3 = 12  12  12  12  12 

在这里，我们使用三种不同的初始化方法声明和初始化了三个不同的向量，并显示了它们的内容。

基本向量操作

vector 类提供了各种方法来对向量执行不同的操作。在本教程中，我们将介绍一些常用的向量操作。

• 添加元素
• 访问元素
• 更改元素
• 删除元素

1. 向向量添加元素

要向向量添加单个元素，我们使用 push_back() 函数。它将元素插入向量的末尾。例如：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
  vector<int> num {1, 2, 3, 4, 5};

  cout << "Initial Vector: ";

  for (const int& i : num) {
    cout << i << "  ";
  }
  
  // add the integers 6 and 7 to the vector
  num.push_back(6);
  num.push_back(7);

  cout << "\nUpdated Vector: ";

  for (const int& i : num) {
    cout << i << "  ";
  }

  return 0;
}

输出

Initial Vector: 1  2  3  4  5  
Updated Vector: 1  2  3  4  5  6  7

这里，我们用元素 {1, 2, 3, 4, 5} 初始化了一个 int 向量 num。请注意以下语句：

num.push_back(6);
num.push_back(7);

在这里，push_back() 函数将元素 6 和 7 添加到向量中。

注意：我们还可以使用 insert() 和 emplace() 函数向向量添加元素。

2. 访问向量的元素

在 C++ 中，我们使用索引号来访问向量元素。这里，我们使用 at() 函数从指定索引访问元素。例如：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
  vector<int> num {1, 2, 3, 4, 5};

  cout << "Element at Index 0: " << num.at(0) << endl;
  cout << "Element at Index 2: " << num.at(2) << endl;
  cout << "Element at Index 4: " << num.at(4);

  return 0;
}

输出

 
Element at Index 0: 1
Element at Index 2: 3
Element at Index 4: 5

这里，

• num.at(0) - 访问索引为 0 的元素
• num.at(2) - 访问索引为 2 的元素
• num.at(4) - 访问索引为 4 的元素

vector<int> num {1, 2, 3};
cout << num[1];  // Output: 2

vector<int> num {1, 2, 3};

// gives garbage value
cout << num[4];

// throws an exception
cout << num.at(4);

3. 更改向量元素

我们可以使用相同的 at() 函数更改向量的元素。例如：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
  vector<int> num {1, 2, 3, 4, 5};

  cout << "Initial Vector: ";

  for (const int& i : num) {
    cout << i << "  ";
  }

  // change elements at indexes 1 and 4
  num.at(1) = 9;
  num.at(4) = 7;

  cout << "\nUpdated Vector: ";

  for (const int& i : num) {
    cout << i << "  ";
  }

  return 0;
}

输出

Initial Vector: 1  2  3  4  5  
Updated Vector: 1  9  3  4  7

在上例中，请注意以下语句：

num.at(1) = 9;
num.at(4) = 7;

在这里，我们将索引 1 和 4 的值更改为新值。因此，索引 1 的值更改为 9，索引 4 的值更改为 7。

4. 从 C++ 向量中删除元素

要从向量中删除单个元素，我们使用 pop_back() 函数。例如：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {
  vector<int> prime_numbers{2, 3, 5, 7};
  
  // initial vector
  cout << "Initial Vector: ";
  for (int i : prime_numbers) {
    cout << i << " ";
  }

  // remove the last element
  prime_numbers.pop_back();

  // final vector
  cout << "\nUpdated Vector: ";
  for (int i : prime_numbers) {
    cout << i << " ";
  }
  
  return 0;
}

输出

Initial Vector: 2 3 5 7 
Updated Vector: 2 3 5 

在上例中，请注意以下语句：

prime_numbers.pop_back();

在这里，我们从向量中删除了最后一个元素（7）。

C++ 向量函数

在 C++ 中，vector 头文件提供了各种函数，可用于对向量执行不同的操作。

C++ 向量迭代器

向量 迭代器 用于指向向量元素的内存地址。在某些方面，它们的作用类似于 C++ 中的 指针。

我们可以使用以下语法创建向量迭代器：

vector<T>::iterator iteratorName;

例如，如果我们有 2 个 int 和 double 类型的向量，那么我们将需要 2 个对应于其类型的不同迭代器：

// iterator for int vector
vector<int>::iterator iter1;

// iterator for double vector
vector<double>::iterator iter2;

初始化向量迭代器

我们可以使用 begin() 和 end() 函数来初始化向量迭代器。

1. begin() 函数

begin() 函数返回一个指向向量第一个元素的迭代器。例如：

vector<int> num = {1, 2, 3};
vector<int>::iterator iter;

// iter points to num[0]
iter = num.begin();

2. end() 函数

end() 函数指向向量最后一个元素之后的理论元素。例如：

// iter points to the last element of num
iter = num.end() - 1;

在这里，由于 end() 函数的性质，我们使用了代码 num.end() - 1 来指向 num 向量的最后一个元素，即 num[2]。

示例：C++ 向量迭代器

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
  vector<int> num {1, 2, 3, 4, 5};

  // declare iterator
  vector<int>::iterator iter;

  // initialize the iterator with the first element
  iter = num.begin();

  // print the vector element
  cout << "num[0] = " << *iter << endl;

  // iterator points to the 3rd element
  iter = num.begin() + 2;
  cout << "num[2] = " << *iter;

  // iterator points to the last element
  iter = num.end() - 1;
  cout << "num[4] = " << *iter;

  return 0;
}

输出

num[0] = 1
num[2] = 3
num[4] = 5

在此程序中，我们声明了一个 int 向量迭代器 iter 来与向量 num 一起使用。

// declare iterator
vector<int>::iterator iter;

然后，我们使用 begin() 函数将迭代器初始化为向量的第一个元素。

// initialize the iterator with the first element
iter = num.begin();

然后，我们通过解引用迭代器来打印向量元素：

// print the vector element
cout << "num[0] = " << *iter << endl;

然后，我们通过将 iter 的值更改为 num.begin() + 2 来打印向量的第三个元素。

最后，我们使用 end() 函数打印了向量的最后一个元素。

示例：使用迭代器遍历向量

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
  vector<int> num {1, 2, 3, 4, 5};

  // declare iterator
  vector<int>::iterator iter;

  // use iterator with for loop
  for (iter = num.begin(); iter != num.end(); ++iter) {
    cout << *iter << "  ";
  }

  return 0;
}

输出

1  2  3  4  5 

在这里，我们使用 for 循环，使用 begin() 和 end() 函数将迭代器 iter 从向量的开头初始化并遍历到向量的末尾。

// use iterator with for loop
for (iter = num.begin(); iter != num.end(); ++iter) {
  cout << *iter << "  ";
}

另请阅读:

• C++ 数组
• C++ 标准模板库