std::vector

蔚蓝Lynx2026/1/31大约 3 分钟STL容器

std::vector

std::vector 是 C++ STL 中最常用的序列容器，提供动态大小的数组，支持随机访问。

核心特点

动态大小：自动管理内存，可动态增删元素
连续存储：元素在内存中连续存放，支持随机访问
随机访问：通过下标 O(1) 时间访问任意元素

头文件

#include <vector>

声明与初始化

// 默认构造空 vector
std::vector<int> v1;

// 指定大小，值初始化为 0
std::vector<int> v2(10);

// 指定大小和初始值
std::vector<int> v3(10, 5);  // 10 个元素，值都为 5

// 使用初始化列表
std::vector<int> v4 = {1, 2, 3, 4, 5};

// 拷贝构造
std::vector<int> v5(v4);

// 使用迭代器范围构造
std::vector<int> v6(v4.begin(), v4.end());

常用操作

元素访问

操作	说明	时间复杂度
`v[i]`	访问第 i 个元素（不检查边界）	O(1)
`v.at(i)`	访问第 i 个元素（检查边界，越界抛异常）	O(1)
`v.front()`	返回第一个元素	O(1)
`v.back()`	返回最后一个元素	O(1)
`v.data()`	返回指向内存数组的指针	O(1)

std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40, 50};

// 下标访问
int x = v[0];        // x = 10
int y = v.at(2);     // y = 30

// 首尾元素
int first = v.front();  // first = 10
int last = v.back();    // last = 50

// 获取原始指针
int* ptr = v.data();

容量操作

操作	说明
`v.size()`	返回元素个数
`v.empty()`	判断是否为空
`v.capacity()`	返回当前分配的存储容量
`v.reserve(n)`	预留至少 n 个元素的存储空间
`v.shrink_to_fit()`	请求减少容量以匹配 size

std::vector<int> v = {1, 2, 3};

v.size();      // 3
v.empty();     // false
v.capacity();  // >= 3

v.reserve(100);  // 预留空间，避免多次重新分配

修改操作

操作	说明	时间复杂度
`v.push_back(x)`	在末尾添加元素	均摊 O(1)
`v.pop_back()`	删除末尾元素	O(1)
`v.insert(pos, x)`	在指定位置插入元素	O(n)
`v.erase(pos)`	删除指定位置元素	O(n)
`v.clear()`	清空所有元素	O(n)
`v.resize(n)`	调整容器大小	O(n)

std::vector<int> v = {1, 2, 3};

v.push_back(4);        // v: {1, 2, 3, 4}
v.pop_back();          // v: {1, 2, 3}

v.insert(v.begin() + 1, 10);  // v: {1, 10, 2, 3}
v.erase(v.begin());           // v: {10, 2, 3}

v.resize(5);           // v: {10, 2, 3, 0, 0}
v.clear();             // v: {}

迭代器

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

// 正向遍历
for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

// 范围 for 循环（推荐）
for (const auto& elem : v) {
    std::cout << elem << " ";
}

// 反向遍历
for (auto it = v.rbegin(); it != v.rend(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

算法支持

std::vector 支持所有 STL 算法：

#include <algorithm>

std::vector<int> v = {5, 2, 8, 1, 9};

// 排序
std::sort(v.begin(), v.end());  // v: {1, 2, 5, 8, 9}

// 查找
auto it = std::find(v.begin(), v.end(), 5);

// 二分查找（需先排序）
bool found = std::binary_search(v.begin(), v.end(), 5);

// 计数
int count = std::count(v.begin(), v.end(), 5);

常见使用场景

动态数组

// 读取不确定数量的输入
std::vector<int> numbers;
int x;
while (std::cin >> x) {
    numbers.push_back(x);
}

二维数组

// 创建 m x n 的二维 vector
std::vector<std::vector<int>> matrix(m, std::vector<int>(n));

// 访问元素
matrix[i][j] = 42;

作为函数参数

// 按值传递（拷贝）
void func1(std::vector<int> v);

// 按引用传递（避免拷贝）
void func2(const std::vector<int>& v);

// 按指针传递
void func3(std::vector<int>* v);

性能建议

性能优化建议

使用 reserve()：当知道大致元素数量时，预先分配空间
```
v.reserve(1000);  // 避免多次重新分配
```
使用 emplace_back()：直接在容器中构造元素，避免临时对象
```
v.emplace_back(1, 2);  // 比 push_back 更高效
```
避免频繁插入删除中间元素：这是 O(n) 操作
使用 const & 传递参数：避免不必要的拷贝
```
void print(const std::vector<int>& v);
```