复试：机试——vector

在 C++ 中，std::vector 是标准模板库（STL）里非常实用的容器，它能够存储一系列相同类型的元素，并且大小可以动态改变。以下是 std::vector 的一些常见用法：

1. 包含头文件

要使用 std::vector，需要包含 <vector> 头文件：

#include <vector>

2. 定义和初始化

• 默认初始化：创建一个空的 vector。

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec; // 创建一个存储 int 类型元素的空 vector
    return 0;
}

• 指定初始大小：创建一个包含指定数量元素的 vector，元素初始值为默认值。

std::vector<int> vec(5); // 创建一个包含 5 个 int 元素的 vector，初始值为 0

• 指定初始大小和初始值：创建一个包含指定数量元素的 vector，并将所有元素初始化为指定值。

std::vector<int> vec(5, 10); // 创建一个包含 5 个 int 元素的 vector，每个元素的值都是 10

• 使用初始化列表：使用花括号 {} 来初始化 vector。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5}; // 创建一个包含 5 个元素的 vector，元素值分别为 1, 2, 3, 4, 5

• 使用另一个 vector 初始化：

std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3};
std::vector<int> vec2(vec1); // 使用 vec1 初始化 vec2，vec2 内容与 vec1 相同

3. 访问元素

• 使用下标运算符 []：类似于数组，通过下标访问元素，但不进行边界检查。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
std::cout << vec[1] << std::endl; // 输出第二个元素，即 2

• 使用 at() 成员函数：通过下标访问元素，会进行边界检查，如果越界会抛出 std::out_of_range 异常。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
try {
    std::cout << vec.at(1) << std::endl; // 输出第二个元素，即 2
    std::cout << vec.at(3) << std::endl; // 会抛出 std::out_of_range 异常
} catch (const std::out_of_range& e) {
    std::cerr << "Out of range error: " << e.what() << std::endl;
}

• 使用迭代器：迭代器可以用来遍历 vector 中的元素。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " "; // 输出每个元素
}
std::cout << std::endl;

• 范围 for 循环：更简洁的遍历方式。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
for (int num : vec) {
    std::cout << num << " "; // 输出每个元素
}
std::cout << std::endl;

4. 修改元素

• 直接赋值：通过下标或迭代器修改元素的值。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec[1] = 10; // 将第二个元素修改为 10

• 使用 push_back() 方法：在 vector 的末尾添加一个元素。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.push_back(4); // 在末尾添加元素 4

• 使用 pop_back() 方法：移除 vector 的最后一个元素。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.pop_back(); // 移除最后一个元素，此时 vec 为 {1, 2}

• 使用 insert() 方法：在指定位置插入元素。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
auto it = vec.begin() + 1;
vec.insert(it, 10); // 在第二个位置插入元素 10，此时 vec 为 {1, 10, 2, 3}

• 使用 erase() 方法：移除指定位置或指定范围的元素。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = vec.begin() + 2;
vec.erase(it); // 移除第三个元素，此时 vec 为 {1, 2, 4, 5}

auto first = vec.begin() + 1;
auto last = vec.begin() + 3;
vec.erase(first, last); // 移除第二个到第三个元素，此时 vec 为 {1, 5}

5. 获取 vector 的大小和容量

• size() 方法：返回 vector 中元素的数量。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
std::cout << "Size: " << vec.size() << std::endl; // 输出 3

• empty() 方法：判断 vector 是否为空。

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

• capacity() 方法：返回 vector 当前分配的存储空间能够容纳的元素数量。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
std::cout << "Capacity: " << vec.capacity() << std::endl;

• reserve() 方法：为 vector 预留一定的存储空间，避免多次重新分配内存。

std::vector<int> vec;
vec.reserve(100); // 预留 100 个元素的存储空间

6. 清空 vector

• clear() 方法：移除 vector 中的所有元素，使其大小变为 0，但容量不变。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.clear(); // vec 变为空，大小为 0