C++ vector数组用法及解析

什么是vector？

vector是C++标准程序库STL中的一个类模板，提供了封装动态数组的功能。支持在数组元素的末尾进行快速的插入和删除，还能够实现快速的随机访问。

vector是一个类模板，因此我们需要使用类模板来定义vector。定义vector对象时，需要指定所存储的元素类型。

vector常见操作

下面将具体介绍vector的一些常见操作。

定义vector

vector的定义语法如下：

vector <type> name;

其中，type指需要存储的元素类型，name为vector对象的名称。

例如：

vector<int> myVector;

定义一个名为myVector的vector对象，其中每个元素的类型为int。

插入元素

在vector的末尾插入元素，可以使用push_back()函数，代码示例如下：

vector<int> myVector;
myVector.push_back(2021);

以上代码在myVector的末尾插入了整数2021。

我们也可以在vector的任意位置插入元素，只需要使用insert()函数，示例代码如下：

vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5};
myVector.insert(myVector.begin() + 2, 100);

以上代码在myVector的索引为2的位置插入了整数100。

删除元素

从vector中删除元素时，可以使用erase()函数，示例代码如下：

vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5};
myVector.erase(myVector.begin() + 2);

以上代码从myVector中删除了索引为2的元素。

我们也可以在删除多个元素时，指定起始和结束位置，示例代码如下：

vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5};
myVector.erase(myVector.begin() + 2, myVector.end() - 1);

以上代码从myVector中删除了索引为2到索引为3的元素。

访问元素

可以通过[]操作符或at()函数访问vector中的元素，示例代码如下：

vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5};
cout << myVector[2] << endl; // 输出3
cout << myVector.at(2) << endl; // 输出3

以上代码分别输出myVector中索引为2的元素。

获取vector的长度

使用size()函数可以获取vector的长度，代码示例如下：

vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5};
cout << myVector.size() << endl; // 输出5

以上代码输出myVector的长度。

vector的优点及缺点

优点

1. 可以动态地增加和删除元素，不需要预先知道元素的个数；
2. 支持随机访问；
3. 与数组一样，vector使用的是一段连续的内存块，因此可以得到很好的缓存性能；
4. vector支持STL的所有功能。

缺点

1. 与数组一样，vector只能存储同一种类型的元素；
2. 在插入或删除元素时，可能会造成内存的重新分配和拷贝，影响性能。

vector示例

示例1：用vector存储学生成绩

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

int main() {
  vector<double> scores; // 定义存储学生成绩的vector
  double score;

  cout << "请逐个输入学生的成绩，输入负数以结束：" << endl;

  do {
    cout << "输入学生成绩：" << endl;
    cin >> score;

    if (score >= 0) {
      scores.push_back(score); // 将成绩添加到scores里
    }
  } while (score >= 0);

  int count = scores.size(); // 获取vector的长度

  if (count == 0) {
    cout << "没有输入有效的学生成绩！" << endl;
  } else {
    double sum = 0;

    for (int i = 0; i < count; i++) {
      sum += scores[i];
    }

    double avg = sum / count; // 计算平均分
    cout << "学生成绩的平均值为：" << avg << endl;
  }

  return 0;
}

以上代码中，我们定义了一个双精度浮点型的vector对象scores，可以动态地存储输入的学生成绩。当输入负数时，循环结束，统计平均分。

示例2：用vector进行快速排序

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

void quickSort(vector<int>& nums, int left, int right) {
  if (left > right) {
    return;
  }

  int pivot = nums[left]; // 以left位置的数为基准
  int i = left, j = right;

  while (i != j) {
    while (nums[j] >= pivot && i < j) {
      j--;
    }

    while (nums[i] <= pivot && i < j) {
      i++;
    }

    if (i < j) {
      swap(nums[i], nums[j]); // 交换nums[i]和nums[j]
    }
  }

  nums[left] = nums[i]; // 将基准数放到正确位置
  nums[i] = pivot;
  quickSort(nums, left, i - 1); // 递归处理左半部分
  quickSort(nums, i + 1, right); // 递归处理右半部分
}

int main() {
  vector<int> nums = {4, 8, 5, 7, 2, 3, 6, 1};
  int count = nums.size();

  quickSort(nums, 0, count - 1); // 对nums进行快速排序

  for (int i = 0; i < count; i++) {
    cout << nums[i] << " ";
  }

  cout << endl;

  return 0;
}

以上代码中，我们使用vector存储待排序的数列，然后调用quickSort()函数对其进行快速排序。在quickSort()函数中，使用了定义在algorithm库中的swap()函数，可以快速交换两个元素的位置。