news 2026/4/22 14:06:45

Vector(顺序表)详解

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张小明

前端开发工程师

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Vector(顺序表)详解

1. 顺序表基本概念

1.1 线性表定义

  • 线性表是n个具有相同特性的数据元素的有序序列

  • 逻辑上呈现为连续的线段结构

1.2 顺序存储结构

  • 顺序表是线性表的顺序存储实现

  • 元素存储在连续的内存空间中,类似于数组

2. 顺序表的实现方式

2.1 静态顺序表

const int N = 1e6 + 10; // 预定义最大容量 int a[N], n; // 静态数组 + 元素个数计数器

优缺点:

  • ✅ 优点:代码简单,无动态内存管理开销

  • ❌ 缺点:空间固定,可能浪费或不足

2.2 动态顺序表(vector)

  • 按需动态分配内存

  • C++ STL中的vector是典型的动态顺序表实现

3. 顺序表基本操作及时间复杂度

3.1 插入操作

操作类型

时间复杂度

代码示例

尾插

O(1)

a[++n] = x

头插

O(n)

所有元素右移一位

任意位置插入

O(n)

部分元素右移

3.2 删除操作

操作类型

时间复杂度

代码示例

尾删

O(1)

n--

头删

O(n)

所有元素左移一位

任意位置删除

O(n)

部分元素左移

3.3 查找操作

操作类型

时间复杂度

代码示例

按值查找

O(n)

遍历整个数组

按位查找

O(1)

return a[p]

3.4 修改操作

  • 时间复杂度:O(1)

  • 代码示例:a[p] = x

4. Vector(STL动态顺序表)

4.1 创建vector

vector<int> a1; // 空vector vector<int> a2(N); // 大小为N,默认值0 vector<int> a3(N, 2); // 大小为N,初始值2 vector<int> a4 = {1,2,3,4,5}; // 初始化列表 vector<vector<int>> a5; // 二维vector

4.2 常用接口及时间复杂度

基本信息
  • size(): 返回元素个数 - O(1)

  • empty(): 判断是否为空 - O(1)

迭代器
  • begin(): 起始迭代器

  • end(): 结束迭代器(最后一个元素的下一个位置)

元素访问
  • front(): 首元素 - O(1)

  • back(): 尾元素 - O(1)

  • operator[]: 随机访问 - O(1)

修改操作
  • push_back(x): 尾插 - 平均O(1)

  • pop_back(): 尾删 - O(1)

  • resize(new_size): 调整大小 - O(n)

  • clear(): 清空 - O(n)

4.3 遍历方式

// 1. 下标遍历 for(int i = 0; i < a.size(); i++) cout << a[i] << " "; // 2. 迭代器遍历 for(auto it = a.begin(); it != a.end(); it++) cout << *it << " "; // 3. 范围for循环 for(auto x : a) cout << x << " ";

5. Vector封装示例

struct SqList { static const int N = 1e6 + 10; int a[N], n; SqList() { n = 0; } void push_back(int x) { a[++n] = x; } void pop_back() { n--; } void print() { for(int i = 1; i <= n; i++) cout << a[i] << " "; cout << endl; } };

6. 算法题应用

6.1 基础应用

  • 询问学号:直接使用vector随机访问特性

  • 寄包柜:使用vector数组模拟二维结构

6.2 双指针技巧

  • 移动零:快慢指针划分数组

  • 颜色分类:三指针划分三种颜色

  • 合并有序数组:从后往前归并避免覆盖

7. 编程模式对比

ACM模式

#include<iostream> #include<vector> using namespace std; int main() { int n, m; cin >> n >> m; vector<int> a(n); for(int i = 0; i < n; i++) cin >> a[i]; // 处理逻辑... return 0; }

核心代码模式

class Solution { public: void function(vector<int>& nums) { // 只需实现核心逻辑 } };

8. 关键总结

8.1 Vector优势

  • 动态扩容,内存使用更合理

  • 提供丰富的接口,使用方便

  • 支持随机访问,效率高

8.2 使用注意事项

  • 避免频繁的中间插入删除(O(n)操作)

  • 大规模数据时注意扩容开销

  • 多维vector注意内存使用

8.3 适用场景

  • 需要频繁随机访问

  • 数据量变化不大或主要在尾部操作

  • 算法竞赛中空间充足的情况

vector作为C++中最常用的顺序容器,结合了数组的高效访问和动态扩容的灵活性,是解决各类算法问题的利器。

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