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vector的模拟实现以及oj题(2)

news 2025/7/2 11:57:15

前言

上篇博客介绍了大部分vector的接口，其中包括begin()、end()、const begin()、 const end()、size、capacity、reserve、empty、push_back、pop_back、insert、operator[]，这篇博客将介绍剩下的部分接口，以及一些oj题解法和思路。

vector的模拟实现

vector.h

1）实现了构造函数和拷贝构造，注意：当拷贝构造存在时，构造函数不能省略。
2）resize。当n < size（）时，数据数量将会变少，因此将_finish赋值为_start+n即可；当n > size（）时，利用reserve将数据调整为n，并将空的空间进行赋值。
3）erase。将数据进行挪动，把要删除的数据进行覆盖。

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;namespace vector_by_self
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;//构造函数vector(){};//拷贝构造vector(const vector<T>& v){reserve(v.size());for (auto& e : v){push_bcak(e);}}//拷贝构造（迭代器）template<class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){push_bcak(*first);first++;}}vector(size_t n, const T& val = T()){reserve(n);for (int i = 0; i < n; i++){push_bcak(val);}}iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}void resize(size_t n,T val=T()){if (n < size()){_finish = _start+n;}else{reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;_finish++;}}}size_t size() const{return _finish - _start;}size_t capacity() const{return _end_of_storage - _start;}void reserve(size_t x){if (x > capacity()){size_t oldsize = size();T* tmp = new T[x];memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldsize);delete[] _start;_start = tmp;_finish = oldsize + tmp;_end_of_storage = x+tmp;}}bool empty(){return _finish == _start;}void push_bcak(const T& x){if (_finish == _end_of_storage){reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);}*_finish = x;_finish++;}void pop_back(){assert(!empty());--_finish;}iterator insert(iterator pos, const T& x){if (_finish == _end_of_storage){size_t tmp = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity()*2);pos = _start + tmp;}iterator end = _finish-1;while(end >= pos){*(end + 1) = *end;end--;}*pos = x;_finish++;return pos;}iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start && pos <= _finish);iterator it = pos + 1;while (it <= end()){*(it - 1) = *it;it++;}_finish--;return pos;}T& operator[](size_t x){assert(x < size());return _start[x];}const T& operator[](size_t x) const{assert(x < size());return _start[x];}private:iterator _start = nullptr;iterator _finish = nullptr;iterator _end_of_storage = nullptr;};template<class T>void vector_print(const vector<T> v){//typename vector<T>::const_iterator it = v.begin();auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;}void vector_test1(){vector<int> v;v.push_bcak(1);v.push_bcak(2);v.push_bcak(3);v.push_bcak(4);v.push_bcak(5);v.push_bcak(6);vector_print(v);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;v.pop_back();vector_print(v);v.insert(v.begin(), 9);vector_print(v);}void vector_test3(){vector<int> v3;v3.push_bcak(1);v3.push_bcak(2);v3.push_bcak(3);v3.push_bcak(4);v3.push_bcak(5);v3.push_bcak(6);vector<int> v4(v3);vector<int> v5(v3.begin() + 1, v3.end() - 1);vector_print(v3);vector_print(v4);vector_print(v5);v4.resize(5);vector_print(v4);v3.erase(v3.begin() + 2);vector_print(v3);}
}

test.c

#include"vector.h"int main()
{vector_by_self::vector_test3();return 0;
}

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reserve实现的一点小问题

reserve的实现：

void reserve(size_t x)
{if (x > capacity()){size_t oldsize = size();T* tmp = new T[x];//浅拷贝memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldsize);delete[] _start;_start = tmp;_finish = oldsize + tmp;_end_of_storage = x+tmp;}
}

如果细心观察，我们可以发现memcpy只是浅拷贝，如果当数据的类型为vector<vector< int >>或是vector< string >时，该代码就会出现问题，实现不了预期的效果，因此可以修改成这样：

void reserve(size_t x)
{if (x > capacity()){size_t oldsize = size();T* tmp = new T[x];//深拷贝for (int i = 0; i < oldsize; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;_start = tmp;_finish = oldsize + tmp;_end_of_storage = x+tmp;}
}

vector 迭代器失效问题

迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。

vector可能会导致其迭代器失效的操作：

会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等。

void vector_test4()
{vector<int> v3;v3.push_bcak(1);v3.push_bcak(2);v3.push_bcak(3);v3.push_bcak(4);v3.push_bcak(5);v3.push_bcak(6);vector<int>::iterator it = v3.begin();v3.resize(10);while (it != v3.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;
}

在这里插入图片描述

指定位置元素的删除操作–erase

删除偶数

void vector_test2()
{vector<int> v1;v1.push_bcak(1);v1.push_bcak(2);v1.push_bcak(3);v1.push_bcak(4);auto it = v1.begin();while (it != v1.end()){if (*it % 2 == 0)v1.erase(it);}vector_print(v1);
}

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erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是，如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。

需要这样重置it的值，才能实现预料中的效果：

void vector_test2()
{vector<int> v1;v1.push_bcak(1);v1.push_bcak(2);v1.push_bcak(3);v1.push_bcak(4);auto it = v1.begin();while(it != v1.end()){if (*it % 2 == 0){it = v1.erase(it);}else{it++;}}vector_print(v1);
}

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3. string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

oj题

只出现一次的数字 II

只出现一次的数字 II-力扣

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思路来源：灵茶山艾府

如果 x 的某个比特是 0，由于其余数字都出现了 3 次，所以 nums 的所有元素在这个比特位上的 1 的个数是 3 的倍数。如果 x 的某个比特是 1，由于其余数字都出现了 3 次，所以 nums 的所有元素在这个比特位上的 1 的个数除 3 余 1。
因此只需将每个数字的二进制位相加，再%3，即可算出只出现一次的数字。

class Solution {
public:int singleNumber(vector<int>& nums) {int ans=0;for(int i=0;i<32;i++){int cnt1=0;for(auto e:nums){cnt1 += e >> i & 1;}ans |= cnt1 % 3 << i;}return ans;}
};

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只出现一次的数字 III

只出现一次的数字 III-力扣

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思路：

将每个数异或相加，得到的就是剩余两个数的异或值
再将这两个数分成两组，分别进行异或相加，即可得到这两个单独的数

class Solution {
public:vector<int> singleNumber(vector<int>& nums) {unsigned int x=0;for(auto i:nums){x ^= i;}int lowbit=x & (-x);vector<int> ans(2);for(auto i:nums){ans[(i & lowbit) != 0] ^=i;}return ans;}
};

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删除有序数组中的重复项

删除有序数组中的重复项-力扣
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思路：暴力遍历，两层循环嵌套，有重复值进行删除即可

class Solution {
public:int removeDuplicates(vector<int>& nums) {auto it=nums.begin();while(it != nums.end()){auto next=it+1;while(next != nums.end()){if(*it == *next){next=nums.erase(next);}else{next++;}}it++;}return nums.size();}
};

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数组中出现次数超过一半的数字

数组中出现次数超过一半的数字-牛客网

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思路：保存目标数字和对应的次数，如果出现相同的数，次数加1；如果不同，次数减1；如果次数为0，那么更换目标数字。

class Solution {
public:int MoreThanHalfNum_Solution(vector<int>& numbers) {int time=0;int num=numbers[0];for(int i=1;i<numbers.size();i++){if(time <=0){time=1;num=numbers[i];}else {if(num == numbers[i])time++;elsetime--;}}return num;}
};

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电话号码的字母组合

电话号码的字母组合-力扣

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class Solution {
public:string str[10]={"","","abc","def","ghi","jkl","mno","pqrs","tuv","wxyz"};vector<string> result;string s;void backtracking(const string& digits,int index){if(index == digits.size()){result.push_back(s);return;}string letter=str[digits[index]-'0'];for(int i=0;i<letter.size();i++){s.push_back(letter[i]);backtracking(digits,index+1);s.pop_back();//回溯}}vector<string> letterCombinations(string digits) {if(digits.size() == 0)return result;backtracking(digits,0);return result;}
};