浅析向量(Vector)，迭代器(Iterator)和数组(Array)
目录
前言(Foreword):
向量(Vector):
1.何为向量？
2.如何初始化Vector向量？
3.向量的基本操作：
4.Range-based For Statement:
5.向量的插入操作：
6.向量的排序操作：
7.向量的删除操作：
推荐阅读：
迭代器(Iterator)
如何定义迭代器？
使用迭代器进行遍历：
数组(Array)
数组的初始化（The Initialization of Array）：
如何访问数组内的元素？
多维数组（Multidimensional Arrays）：
后记（Postscript）
前言(Foreword):
最近学习C++的类和对象，发现了前面学习的薄弱项，那就是向量，迭代器和数组。
本篇文章主要介绍以上三个内容的基本知识，提供了通俗易懂的样例。
才疏学浅，难免有不足之处，请不吝赐教：
wei.haoran@outlook.com
向量(Vector):
1.何为向量？
Vector可以被理解为能够储存特定类型的动态数组，其大小可以压缩和增加。
使用前，需添加头文件：
#include<vector>2.如何初始化Vector向量？
空向量：
vector<int> a;//a是一个int类型的空vector;向量副本：
vector<int> a1(a);
vector<int> a1 = a;//a1是a的副本；向量的列表初始化：
vector<int> a2(10,5);//a2有10个元素，值为5；
vector<int> a3{10,5};//a3有2个元素，10和5；
vector<int> a4(10);//a4有10个空元素；
vector<string> s(10,"Hello!");//有10个元素，逗号右侧为元素值；vector<int> a5{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
vector<string> s1{"Hello","This","is","C++","World"};//列表初始化；3.向量的基本操作：
1.关于向量间的比较：
若两vector的容量不同，但相同位置上的元素相同，则元素较少的vector<元素较多的vector；
若元素的值不同，则两vector之间的大小关系由第一对不同的元素值的大小关系所决定。
2.push_back()操作：
在Vector类的末尾压入与Vector类的类型相匹配的元素；
#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
//屈平辞赋悬日月，楚王台榭空山丘；using namespace std;int main(){vector<int> v1;vector<int> v2;int num;cout<<"Please enter the numbers to v1;"<<endl;while(cin>>num) v1.push_back(num);cout<<"Please enter the numbers to v1;"<<endl;while(cin>>num) v2.push_back(num);cout<<"The size of v1 & v2 are "<<v1.size()<<" and "<<v2.size()<<"."<<endl;//v.size()if(v1>v2) cout<<"v2 is smaller than v1;"<<endl;if(v1==v2) cout<<"v2 is equal to v1;"<<endl;if(v1<v2) cout<<"v1 is smaller than v2;"<<endl;//using 'Range For' to visit vector's elements;vector<int> v3{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};for(auto i: v3) cout<<i<<' ';for(auto &i:v3) i *= i;for(auto i: v3) cout<<i<<' ';return 0;
}4.Range-based For Statement:
使用范围For语句可以构造必须循环全部内容的循环。
auto关键字：
auto是一个类型说明符，在创建时必须初始化；
auto关键字可以推断表达式所返回的类型；
Attention：C的auto和C++的auto作用不一致；
举个栗子：
//using 'Range For' to visit vector's elements;vector<int> v3{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};for(auto i: v3) cout<<i<<' ';for(auto &i:v3) i *= i;for(auto i: v3) cout<<i<<' ';
注：auto &i 可以对v3内的元素进行操作，然而，auto i只能读取v3中的元素；
5.向量的插入操作：
上文我们初识了push_back操作，然而，push_back操作一般用于循环（具有一定规律）等操作中，缺乏灵活性。然而，vector本身也可以通过下标访问，因此，我们可以使用insert操作；
介绍三种常用的插入操作：
初始化：
vector<int> v1{1,2,3};vector<int> v2(v1),v3(v1),v4(v1);//创建3个v1的副本Method1：v1内初始元素为1，2，3；结果为3 3 3 1 2 3；
//Method1:insert(position,num,value);//向Position前插入num个值为value的元素；v1.insert(v1.begin(),3,3);for(auto i : v1){cout<<i<<" ";}//3 3 3 1 2 3Method2：v2内初始元素为1，2，3；结果为3 1 2 3；
//Method2:insert(position,value);//向Position前插入值为value的元素；v2.insert(v2.begin(),3);for(auto i : v2){cout<<i<<" ";}//3 1 2 3Method3：v3内初始元素为1，2，3；结果为4 5 6 1 2 3；
//Method3:insert(position,list);在position之前，插入初始化列表list；v3.insert(v3.begin(),{4,5,6});for(auto i: v3){cout<<i<<" ";}//4 5 6 1 2 3;6.向量的排序操作：
Sort排序：注意头文件：<algorithm>
注意：sort(vector.begin(),vector.end())的结果是升序排列；
如果想得到降序排列，需要使用reverse(vector.begin(),vector.end());
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>//使用sort函数的必要条件；using namespace std;int main(){vector<unsigned> v;int i;while(cin>>i) v.push_back(i);sort(v.begin(),v.end());//默认升序Sort；for(auto i: v) cout<<i<<' ';cout<<'\n';reverse(v.begin(),v.end());//逆序；for(auto i: v) cout<<i<<' ';return 0;
}7.向量的删除操作：
pop_back():可以压缩Vector的大小，单次可弹出Vector末尾的一个元素；
举个栗子：
#include<iostream>
#include<vector>using namespace std;
//v.pop_back()弹出v中最后一个元素；
int main(){vector<int> v1{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};vector<int> v2(v1);for(auto &i: v1) v1.pop_back();if(v1.empty()) cout<<"Now,v1's element is empty."<<endl;else cout<<"Sorry,try again"<<endl;v2.clear();if(v2.empty()) cout<<"Now,v2's element is empty."<<endl;else cout<<"Sorry,try again"<<endl;return 0;
}v1.empty():如果v1是空向量，返回值为1，否则为0；
v2.clear()清空v2内的元素；
Method1:erase(position)删除position位置的元素；
#include <iostream>
#include <vector>using namespace std;int main()
{vector<int> v1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6},v2(v1);v1.erase(v1.begin());//删除第1个位置的元素；v2.erase(v2.begin()+1);//删除第2个位置的元素；for(int i = 0;i < v1.size();i++) cout<<v1[i]<<' ';//结果为：2 3 4 5 6cout<<endl;for(auto i : v2) cout<<i<<' ';//结果为：1 3 4 5 6
}Method2:erase(begin,end):删除向量中序号为[begin,end)中元素；
#include <iostream>
#include <vector>using namespace std;int main()
{vector<int> v1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6};v1.erase(v1.begin(),v1.begin()+2);//删除第1个和第2个位置的元素；for(auto i : v1) cout<<i<<' ';//结果为：3 4 5 6return 0;
}注意：v1.begin()返回的类型为指针，并非int；不能通过下标进行直接访问；
当然，上文介绍的Vector操作，仅仅是冰山一角；
推荐阅读：
1.C++ Primer中文版：第5版 作者：李普曼（Lippman,S.B.），拉乔伊（Lajoie,J.），（美）默（Moo,B.E.）译者：王刚，杨巨峰 出版社：电子工业出版社；
https://www.runoob.com/w3cnote/cpp-vector-container-analysis.htmlhttps://docs.microsoft.com/en-us/cpp/cpp/range-based-for-statement-cpp?view=msvc-170
迭代器(Iterator)
迭代器：可以顺序或者逆序访问容器内的元素，形如“指针”；
假定it为迭代器，*it即可对迭代器所指向容器的元素进行访问；
如何定义迭代器？
1.容器类型名::iterator 迭代器名称
2.容器类型名::const_iterator 迭代器名称
3.容器类型名::reverse_iterator 迭代器名称
4.容器类型名::const_reverse_iterator 迭代器名称
两种正向迭代器：（以String类为例）
正向++：Iterator会指向下一个元素；
类型名
string str("Hello,C++ World");string::iterator it;//读写string中的元素；string::const_iterator it2;//只可读，不能写；两种反向迭代器：（以String类为例）
反向++：Iterator会指向上一个元素；
string str("Hello,C++ World");string::reverse_iterator it;//读写string中的元素；string::const_reverse_iterator it2;//只可读，不能写；使用迭代器进行遍历：
正向遍历：
for(it = str.begin(); it != str.end() && !isspace(*it); ++it){* it = toupper(*it);}负向遍历：
for(it2 = str.rbegin(); it2 != str.rend() && !isspace(*it2); ++it2){* it2 = toupper(*it2);}Attention：1.正向为 begin和 end；负向为 rbegin 和 rend；
2.选择++it 而非 it++，++it在次数较多的循环内更能节省时间；
举个栗子：
1.将“Hello，C++ World”变为大写，第一行顺序输出每个字母，第二行输出整个字符串；
注意：对"it"解引用可以写成"! it->issapce"
#include<iostream>using namespace std;int main(){string str("Hello,C++ World");string::iterator it;//读写string中的元素；string::const_iterator it2;//只可读，不能写；for(it = str.begin(); it != str.end() && !isspace(*it); ++it){* it = toupper(*it);}for(it = str.begin(); it != str.end() && !isspace(*it); ++it){cout<<*it<<" ";}//H E L L O , C + + cout<<endl;cout<<str<<endl;//HELLO,C++ Worldreturn 0;
}2.打印图案，如图所示：
源码如下：
对迭代器的遍历可以在For循环内进行同时可以使用auto关键字；
当然可以使用：vector<string>::reverse_iterator it;
#include<iostream>
#include<vector>using namespace std;int main(){string star(7,'*');//定义一个含有7个'*'的字符串;vector<string> v1;//创建string类型的vector容器v1；cout<<star<<endl;//先打印第一行；v1.push_back(star);//把原始字符串压入容器v1内；for(int i = 0;i<3 ;i++){star[i] = ' ';star[6-i] = ' ';cout<<star<<endl;v1.push_back(star);//循环3次，将每次变化的字符串依次压入容器v1内}v1.pop_back();//弹出含有一个'*'的字符串元素；for(auto it = v1.rbegin();it != v1.rend()&&!it->empty(); ++it) cout<<*it<<endl;//使用迭代器对容器v1内的字符串元素进行逆序输出；return 0;
}数组(Array)
数组（Array）和向量（Vector）类似，都是存放某种类型的容器（Container）；
数组的大小不变，在某种情况下，虽然失去了一定的灵活性，但提高了程序运行的性能；
数组的初始化（The Initialization of Array）：
模板如下：
#include<iostream>using namespace std;const int N =1e5 + 10;int arr0[N];//全局变量，arr0数组内的值均为0；
int main(){int arr[10] = {0};//定义了名为arr的int类型的数组，长度为10，并且值均为0；int arr1[] = {0,1,3};//[]内为空，但此时数组的大小是3；//通过sizeof(数组名)/sizeof(数组中的某一元素)来得到数组的长度//sizeof(数组)得到的是数组整体的长度；//sizeof(数组的某一元素)得到的是数组的单个元素的长度；cout<<"The size of arr is "<<sizeof(arr)/sizeof(arr[0])<<endl;cout<<"The size of arr1 is "<<sizeof(arr1)/sizeof(arr1[0])<<endl;char ch1[] ={'X','D','X'};//不含空字符,长度为3；cout<<"The size of ch1 is "<<sizeof(ch1)/sizeof(ch1[0])<<endl;char ch2[] ={'X','D','X','\0'};//含空字符,长度为4；cout<<"The size of ch2 is "<<sizeof(ch2)/sizeof(ch2[0])<<endl;char ch3[] ="Hello,Xing.DX";//含空字符,长度为14,自动添加了空字符'\0'；//使用Range For语句确定ch3的元素个数；for(auto i: ch3){cout<<i<<" ";}cout<<endl;cout<<"The size of ch3 is "<<sizeof(ch3)/sizeof(ch3[0])<<endl;int *ptr1[10];//包含10个int类型指针数组return 0;
}数组遵循默认初始化:若Build-in-Type变量没有被显式（Explicit）初始化，其值由定义的位置所决定。全局变量（Global Variable）被初始化为0。
如何访问数组内的元素？
Merhod 1：Using Range-Based For Statement；
范围For语句遍历数组：
举个栗子：
#include<iostream>
#include<cctype>using namespace std;int main(){char ch[14] = "Hello,World";//Attention：The size of ch are 14;cout<<sizeof(ch)/sizeof(ch[0])<<endl;//Method 1: Using Range-Based For Statement;for(auto &i : ch){if(islower(i)) i -= 32;cout<<i<<" ";}return 0;
}Merhod 2：Using Subscript Operation；
举个栗子：
#include<iostream>
#include<cctype>using namespace std;int main(){char ch[14] = "Hello,World";//Attention：The size of ch are 14;cout<<sizeof(ch)/sizeof(ch[0])<<endl;//Method 2: Using Subscript Operation;for(int i = 0;ch[i] != '\0';i++){if(islower(ch[i])) ch[i] -= 32;cout<<ch[i]<<" ";}return 0;
}Attention：使用下标访问时，注意边界问题，防止数组越界；
多维数组（Multidimensional Arrays）：
多维数组，本质上仍然是一维数组，只不过数组内的元素仍然是数组；
以二维数组为例：
//Express my thanks to DX.Xing
int arr0[3][4] = {0}
int arr1[3][4] = {{0,1,2,3},{4,5,6,7},{8,9,0,0}};
int arr2[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,0}我们可以把arr0，arr1和arr2数组想象成一个包含3个元素的数组，每个元素又作为一个数组包含了4个元素；故，把前3个元素称为3行，每个元素数组包含的4个元素称为4列。
int arr3[3][4] = {{0},{4}, {8}
};访问二维数组亦可用范围For语句以及下标访问法，当然也可以使用指针访问；
#include<iostream>using namespace std;
int main(){int arr[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,0};//using Range-Based For Statementfor(auto &i1 : arr){//对外层元素引用for(auto &i2 : i1){//对内层元素引用cout<<i2+1<<" ";}}return 0;
}后记（Postscript）
激励我写博客的原因有很多，背后有许多支持我的朋友，他们给我提供了难得的实验环境，给了我许多启发。学习编程语言，感悟背后的算法思想，需要持久不变的初心，那就是互相奉献心态和共享知识的精神。
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