一、引言
在C++编程中，STL（Standard Template Library）容器是非常重要的工具。其中，vector作为动态数组，应用广泛。深入理解它的动态扩容机制对于高效使用vector以及参加蓝桥杯等竞赛至关重要。
二、vector的容量与大小概念
1. 大小（size）
- 含义：表示vector中实际存储元素的数量。例如，当我们创建一个空的vector然后依次插入3个元素后，它的size就是3。
- 学习方法：可以通过vector的size()成员函数来获取其大小。在代码中，可以这样使用：
cpp #include <vector> #include <iostream> int main() { std::vector<int> v; v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); std::cout << "The size of the vector is: " << v.size() << std::endl; return 0; }
2. 容量（capacity）
- 含义：是指在不重新分配内存的情况下，vector能够容纳的元素数量。它的值通常大于等于size。例如，初始时可能容量为0或者某个默认值，当插入元素超过当前容量时，vector会重新分配更大的内存空间并且更新容量。
- 学习方法：使用capacity()成员函数获取容量。示例代码如下：
cpp #include <vector> #include <iostream> int main() { std::vector<int> v; std::cout << "Initial capacity: " << v.capacity() << std::endl; v.push_back(1); std::cout << "Capacity after adding one element: " << v.capacity() << std::endl; return 0; }
三、动态扩容策略
1. 一般策略
- 当向vector中插入元素时，如果当前size等于capacity，就会触发扩容。常见的扩容策略是将容量增加一定比例，比如增加1.5倍或者2倍。不同的编译器和标准库实现可能会有所不同。
- 学习方法：可以通过多次插入元素并观察容量变化来理解这种策略。例如：
cpp #include <vector> #include <iostream> int main() { std::vector<int> v; for (int i = 0; i < 10; ++i) { v.push_back(i); std::cout << "Size: " << v.size() << ", Capacity: " << v.capacity() << std::endl; } return 0; }
2. 特殊情况
- 在某些情况下，如vector经过初始化指定了初始容量或者经过resize操作后，扩容策略可能会受到这些前置操作的影响。
四、reserve()函数优化预留空间
1. 作用原理
- reserve()函数允许我们提前指定vector的容量。这样可以避免在插入大量元素时频繁地进行内存重新分配操作，提高程序效率。
- 学习方法：例如，如果知道要向vector中插入100个元素，可以提前调用v.reserve(100)。示例代码如下：
cpp #include <vector> #include <iostream> int main() { std::vector<int> v; v.reserve(100); for (int i = 0; i < 100; ++i) { v.push_back(i); } std::cout << "Size: " << v.size() << ", Capacity: " << v.capacity() << std::endl; return 0; }
2. 与其他操作的关联
- 当使用reserve()后，如果之后再进行resize操作，需要注意resize的大小与预留空间的关系。如果resize的大小小于预留空间，容量不会改变；如果大于预留空间，则会按照扩容策略重新分配内存。
五、总结
理解vector的动态扩容机制包括清楚容量和大小的区别、掌握扩容策略以及合理运用reserve()函数进行优化。在蓝桥杯备考过程中，这不仅有助于提高代码的运行效率，还能避免因内存管理不当而产生的错误。通过大量的实践操作，能够更好地掌握这些知识点。
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