《21天学通C++》（第十七章）STL 动态数组类

std::vector的特点
1.在数组末尾添加元素所需的时间是固定的，删除亦是如此
2.在数组中间添加或删除元素所需的时间，和该元素后面的元素个数成正比
3.动态存储

1.实例化vector

实例化vector时，要指定该动态数组中存储的对象类型

std::vector<int> intArray;
std::vector<float> floatArray;

2.使用push_back()在末尾插入元素

std::vector<int> intArray; // 创建一个空的 intArray

    // 在末尾添加元素
    intArray.push_back(1);
    intArray.push_back(2);
    intArray.push_back(3);

3.列表初始化

std::vector<int> vec={1,3,5};

4.使用`insert()`在指定位置插入元素

插入单个元素

std::vector<int> vec = {1, 2, 4, 5};
auto it = vec.begin() + 2; // 指向索引2的位置，即元素4的迭代器
vec.insert(it, 3); // 在索引2的位置插入元素3，输出为1 2 3 4 5

插入多个相同元素

vec.insert(it, 2, 6); // 在it指向的位置之前插入两个6
//输出结果为1 2 6 6 4 5

将另一个vector的元素插入

std::vector<int> anotherVec = {7, 8, 9};
vec.insert(it, anotherVec.begin(), anotherVec.end()); 
// 插入anotherVec中的所有元素，输出为1 2 7 8 9 4 5

5.使用数组语法访问vector中的元素

使用下标运算符[]和成员函数at()

下标运算符[]

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 访问第二个元素（索引为1）
    int secondElement = vec[1];
    std::cout <<secondElement<< std::endl;//输出为2
    system("pause");
    return 0;
}

使用成员函数at()

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 访问第二个元素（索引为1）
    int secondElement = vec.at(1);
    std::cout <<secondElement<< std::endl;//输出为2
    system("pause");
    return 0;
}

PS: 使用下标运算符。若索引超出了当前的元素范围，不会抛出异常，但成员函数at()会，会抛出 std::out_of_range异常，因为后者会在运行阶段检查容器的大小

6.使用指针语法(迭代器)访问vector中的元素

vec.begin()和vec.end()，与vec.cbegin()和vec.cend()的区别

可变性： begin() 和 end() 返回的迭代器允许修改元素，而 cbegin() 和 cend()
返回的迭代器不允许修改，只能读取。
线程安全： 使用 cbegin() 和 cend() 在多线程环境中通常更安全，因为它们提供的是常量访问，不会改变容器的状态。
const 正确性： 如果你在一个 const 容器对象上调用 begin() 或 end()，编译器会报错，因为这样违反了 const的约束。在这种情况下，你应该使用 cbegin() 或 cend()。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3};

// 可变迭代器，允许修改元素
auto it = vec.begin();
*it = 10; // 合法

// 常量迭代器，不允许修改元素
auto cit = vec.cbegin();
// *cit = 20; // 非法，会导致编译错误

const std::vector<int> constVec = {1, 2, 3};
// auto it2 = constVec.begin(); // 非法，会导致编译错误
auto it2 = constVec.cbegin(); // 合法
system("pause");
return 0;
}

7.删除vector中的元素

使用pop_back() 将末尾的元素删除

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3};

auto it=vec.cbegin();
for(auto num:vec){
    std::cout<<num<<std::endl;
}

vec.pop_back();
for(auto num:vec){
    std::cout<<num<<std::endl;
}

system("pause");
return 0;
}

8.理解大小和容量

1.大小(size)： std::vector 的大小指的是容器中实际存储的元素数量，使用size()函数获取。

2.容量(capacity) std::vector 的容量指的是容器当前分配的内存能够容纳的元素数量的最大值,使用capacity()函数获取。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec;

    // 初始时，大小为0，容量可能不为0
    std::cout << "Size: " << vec.size() << ", Capacity: " << vec.capacity() << std::endl;

    // 添加元素
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);

    // 大小变为2，容量可能增加但大小不会改变
    std::cout << "After adding elements, Size: " << vec.size() << ", Capacity: " << vec.capacity() << std::endl;

    // 明确设置容量
    vec.reserve(100);

    // 容量至少为100，大小不变
    std::cout << "After reserving capacity, Size: " << vec.size() << ", Capacity: " << vec.capacity() << std::endl;

    system("pause");
    return 0;
}

9.STL deque类

也是一个STL动态数组类，但支持在数组的开头和末尾插入和删除元素，即提供双端队列的功能。记得添加头文件<deque>

添加元素：

push_back()：在后端添加一个元素。
push_front()：在前端添加一个元素。

删除元素：

pop_back()：删除后端的元素。
pop_front()：删除前端的元素。

#include <iostream>
#include <deque>

int main() {
    std::deque<int> dq;

    // 在后端添加元素
    dq.push_back(10);
    dq.push_back(20);

    // 在前端添加元素
    dq.push_front(5);

    // 访问并打印所有元素
    for (int num : dq) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl; // 输出 "5 10 20"

    // 删除前端元素
    dq.pop_front();

    // 删除后端元素
    dq.pop_back();

    // 再次访问并打印所有元素
    for (int num : dq) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl; // 输出 "10"
    system("pause");
    return 0;
}