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[数据结构与算法]【C++】STL之vector的模拟实现

vector的模拟实现

类的设计

用三个指针分别指向开始位置,最后一个数据的下一个位置,空间分配的最大位置,通过指针运算来确定数据大小和容量

请添加图片描述

vector类的设计要用模板来实现,实现元素的可变性,把vector的变量参数设置成_Ty,

指针可以直接进行访问操作,所以vector的迭代器就可以用指针封重命名得到。

template<class _Ty>
class vector {
public:
	typedef _Ty* iterator;
	iterator begin() {
		return _start;
	}
	iterator end() {
		return _finish;
	}
private:
	iterator _start;
	iterator _finish;
	iterator _end_of_storage;
};

vector的构造和析构

//空构造
vector()
	:_start(nullptr)
	, _finish(nullptr)
	, _end_of_storage(nullptr)
{}
//构造n个val
vector(int n, const _Ty& value = _Ty())
	:_start(nullptr)
	, _finish(nullptr)
	, _end_of_storage(nullptr)
{
        //扩容空间到n
	reserve(n);
	while (n--) {
        //数据遍历尾插
		push_back(value);
	}
}
//拷贝构造
vector(vector<_Ty>& v)
	:_start(nullptr)
	, _finish(nullptr)
	, _end_of_storage(nullptr)
{
	reserve(v.capacity());
        //数据遍历拷贝
	for (int i = 0; i < v.size(); ++i) {
		_finish[i] = v[i];
	}
        //更新size大小
	_finish = _start + v.size();
}
//用迭代器区间构造

// 如果使用iterator做迭代器,会导致初始化的迭代器区间[first,last)只能是vector的迭代器
// 重新声明迭代器,迭代器区间[first,last]可以是任意容器的迭代器
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last) {
	reserve(last - first);
	while (first != last) {
		push_back(*first);
		++first;
	}
}
//赋值运算符重载
vector<_Ty>& operator=(vector<_Ty> t) {
	swap(t);
	return *this;
}
//析构vector对象
~vector() {
	if (_start) {
		delete[] _start;
		_start = nullptr;
		_finish = nullptr;
		_end_of_storage = nullptr;
	}
}

string容量操作

//容量操作
size_t size() const {
	return _finish - _start;
}
size_t capacity() const {
	return _end_of_storage - _start;
}
bool empty() const {
	return size() == 0;
}

//预留空间
void reserve(size_t n) {
    //先把以前的数据大小保存起来
	size_t oldSize = size();
	if (n > capacity()) {
		_Ty* new_start = new _Ty[n];
        //遍历拷贝以前的数据
        //不能直接用memcpy拷贝数据,memcpy是浅拷贝
		if (_start) {
			for (int i = 0; i < oldSize; ++i) {
				new_start[i] = _start[i];
			}
		}
        //这里要先释放以前申请的空间,防止内存泄漏
		delete[] _start;
        //更新指针位置
		_start = new_start;
		_finish = _start + oldSize;
		_end_of_storage = _start + n;
	}
}

void resize(size_t n, const _Ty& value = _Ty()) {
	//要设置容量小于size()
	if (n <= size()) {
		_finish = _start + n;
		return;
	}
	//要设置容量大于capacity(),扩容
	if (n > capacity()) {
		reserve(n);
	}
	size_t offset = n - size();
	while (offset--) {
		*_finish = value;
		++_finish;
	}
}

vector访问操作

//重载[]
_Ty& operator[](size_t pos) {
	return _start[pos];
}
const _Ty& operator[](size_t pos)const  {
	return _start[pos];
}

vector增删查改

//尾插
void push_back(const _Ty& val) {
	insert(end(), val);
}
//尾删
void pop_back() {
	erase((end() - 1));
}
//删除pos位置元素
iterator erase(iterator pos) {
	iterator begin = pos;
	while (begin != end()) {
		*begin = *(begin + 1);
		++begin;
	}
	--_finish;
	return pos;
}
//pos位置插入val值
iterator insert(iterator pos, const _Ty& val) {
	assert(pos >= _start && pos <= _finish);
	if (_finish == _end_of_storage) {
		size_t oldPos = pos - _start;
		reserve(capacity() == 0 ? 1 : 2 * capacity());
		//如果发生增容,pos迭代器失效,需要更新pos
		pos = _start + oldPos;
	}
	iterator end = _finish - 1;
	while (end >= pos) {
		*(end + 1) = *end;
		--end;
	}
	*pos = val;
	++_finish;
	return pos;
}
//交换两个vector
void swap(vector<_Ty>& v) {
	std::swap(_start, v._start);
	std::swap(_finish, v._finish);
	std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
}

完整代码实现

#include<iostream>
#include<vector>
#include<assert.h>
namespace xiaomage {
	template<class _Ty>
	class vector {
	public:
		typedef _Ty* iterator;
		typedef const _Ty* const_iterator;

		iterator begin() {
			return _start;
		}
		iterator end() {
			return _finish;
		}

		//vector构造
		
		//无参构造
		vector()
			:_start(nullptr)
			,_finish(nullptr)
			,_end_of_storage(nullptr)
		{}
		//构造n个val
		vector(int n, const _Ty& value = _Ty()) 
			:_start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _end_of_storage(nullptr)
		{
			reserve(n);
			while (n--) {
				push_back(value);
			}
		}
		//拷贝构造
		vector(vector<_Ty>& v) 
			:_start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _end_of_storage(nullptr)
		{
			reserve(v.capacity());
			for (int i = 0; i < v.size(); ++i) {
				_finish[i] = v[i];
			}
			_finish = _start + v.size();
		}
		//用迭代器区间构造

		// 如果使用iterator做迭代器,会导致初始化的迭代器区间[first,last)只能是vector的迭代器
		// 重新声明迭代器,迭代器区间[first,last]可以是任意容器的迭代器
		template<class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last) {
			reserve(last - first);
			while (first != last) {
				push_back(*first);
				++first;
			}
		}
		//赋值运算符重载
		vector<_Ty>& operator=(vector<_Ty> t) {
			swap(t);
			return *this;
		}
		//析构vector对象
		~vector() {
			if (_start) {
				delete[] _start;
				_start = nullptr;
				_finish = nullptr;
				_end_of_storage = nullptr;
			}
		}
		//重载[]
		_Ty& operator[](size_t pos) {
			return _start[pos];
		}

		const _Ty& operator[](size_t pos)const  {
			return _start[pos];
		}

		//容量操作
		size_t size() const{
			return _finish - _start;
		}
		size_t capacity() const {
			return _end_of_storage - _start;
		}
		bool empty() const {
			return size() == 0;
		}
		void reserve(size_t n) {
			size_t oldSize = size();
			if (n > capacity()) {
				_Ty* new_start = new _Ty[n];
				if (_start) {
					for (int i = 0; i < oldSize; ++i) {
						new_start[i] = _start[i];
					}
				}
				delete[] _start;
				_start = new_start;
				_finish = _start + oldSize;
				_end_of_storage = _start + n;
			}
		}

		void resize(size_t n, const _Ty& value = _Ty()) {
			//要设置容量小于size()
			//要设置容量大于size()小于capacity()
			//要设置容量大于capacity()
			if (n <= size()) {
				_finish = _start + n;
				return;
			}
			
			if (n > capacity()) {
				reserve(n);
			}
			size_t offset = n - size();
			while (offset--) {
				*_finish = value;
				++_finish;
			}
		}
		//增删改查
		void push_back(const _Ty& val) {
			insert(end(), val);
		}
		void pop_back() {
			erase((end() - 1));
		}

		iterator erase(iterator pos) {
			iterator begin = pos;
			while (begin!=end()) {
				*begin = *(begin + 1);
				++begin;
			}
			--_finish;
			return pos;
		}

		iterator insert(iterator pos, const _Ty& val) {
			assert(pos >= _start && pos <= _finish);
			if (_finish == _end_of_storage) {
				size_t oldPos = pos - _start;
				reserve(capacity() == 0 ? 1 : 2 * capacity());
				//如果发生增容,pos迭代器失效,需要更新pos
				pos = _start + oldPos;
			}
			iterator end = _finish-1;
			while (end>=pos) {
				*(end + 1) = *end;
				--end;
			}
			*pos = val;
			++_finish;
			return pos;
		}

		void swap(vector<_Ty>& v) {
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finish, v._finish);
			std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
		}
	private:
		iterator _start;
		iterator _finish;
		iterator _end_of_storage;
	};
}
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加:2022-03-11 22:26:29  更:2022-03-11 22:28:42 
 
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