c++ 二维vector的初始化

一、vector概述

vector 是 c++ 标准库中的一个动态数组容器，可以动态的增删元素。vector 内部维护着一块连续的内存，动态增加或者删去元素时，vector会重新分配一块连续的内存空间，将数据拷贝到新的内存中，并且释放旧内存。vector 就像一个可以改变大小的数组，它可以存储任意的数据类型，而且支持随机访问。在使用 vector 时，需要注意避免大量的插入或删除元素的操作，因为它会频繁的进行内存分配和释放，造成性能上的浪费。

二、一维vector的初始化

在介绍二维vector的初始化之前，先来看一下常见的一维vector的初始化方式。

#include <vector>
using namespace std;

int main(){
  // 1. 初始化为指定大小，初始值为默认值 0
  vector<int> v1(5);
  // {0, 0, 0, 0, 0}

  // 2. 初始化为指定大小，初始值为指定值
  vector<int> v2(5, 1);
  // {1, 1, 1, 1, 1}

  // 3. 初始化为指定数组的区间
  int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
  vector<int> v3(a, a + 5); // v3.size() == 5，v3包含数组a中的5个元素
  // {1, 2, 3, 4, 5}

  // 4. 初始化为另一个vector的区间
  vector<int> v4(v2.begin(), v2.begin() + 3);
  // {1, 1, 1}

  return 0;
}

三、二维vector的初始化

1. 初始化为指定大小

二维vector初始化为指定大小时，需要指定行数和列数，语法为：vector<vector<类型>> vec(行数, vector<类型>(列数, 初始值))。

#include <vector>
using namespace std;

int main(){
  // 1. 初始化为指定大小，初始值为默认值 0
  vector<vector<int>> vec1(3, vector<int>(4));
  // {{0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}}

  // 2. 初始化为指定大小，初始值为指定值
  vector<vector<int>> vec2(3, vector<int>(4, 1));
  // {{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}}

  return 0;
}

2. 初始化为指定值

二维vector初始化为指定值时，需要指定所需行数和列数，但指定的初始值是相同的。语法为：vector<vector<类型>> vec(行数, vector<类型>(列数, 初始值))。

#include <vector>
using namespace std;

int main(){
  // 1. 初始化为指定值
  vector<vector<int>> vec1(3, vector<int>(4, 1));
  // {{1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}, {1, 1, 1, 1}}

  return 0;
}

3. 不预先分配大小

可以在需要时进行分配，先初始化行数，再给每一行初始化列数。需要注意，分配空间之后，可以通过下标直接赋值，但如果需要添加新的行或者列，需要通过 push_back() 函数添加。

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int row, col;
vector<vector<int>> vec;

int main(){
  // 1. 不预先分配大小
  cin >> row >> col;
  vec.resize(row); // 初始化行数
  for(int i = 0; i < row; i++){
    vec[i].resize(col); // 给每一行初始化列数
    for(int j = 0; j < col; j++){
      cin >> vec[i][j]; // 通过下标直接赋值
    }
  }

  // 2. 进行输出以验证
  for(int i = 0; i < row; i++){
    for(int j = 0; j < col; j++){
      cout << vec[i][j] << " ";
    }
    cout << endl;
  }

  return 0;
}

四、动态二维vector操作

如果要在二维vector中动态添加或删除行或列，则需要使用 push_back() 或者 erase() 函数进行操作。

1. 添加行

使用 push_back() 函数可以添加新的行，语法为：vector.push_back(vector<类型>(列数, 初始值))。

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
  vector<vector<int>> vec(2, vector<int>(3, 1));
  // {{1, 1, 1}, {1, 1, 1}}

  // 添加一行
  vec.push_back(vector<int>(3, 2));
  // {{1, 1, 1}, {1, 1, 1}, {2, 2, 2}}

  return 0;
}

2. 删除行

使用 erase() 函数可以删除行，语法为：vector.erase(ite)。

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
  vector<vector<int>> vec(3, vector<int>(3, 1));
  // {{1, 1, 1}, {1, 1, 1}, {1, 1, 1}}

  // 删除第二行，需要注意，删除操作会使被删元素所占用的内存被释放
  vec.erase(vec.begin() + 1);
  // {{1, 1, 1}, {1, 1, 1}}

  return 0;
}

3. 添加列

添加新的列需要分别对每一行进行操作，使用 push_back() 函数添加新元素。

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
  vector<vector<int>> vec(2, vector<int>(2, 1));
  // {{1, 1}, {1, 1}}

  // 添加一列
  for(int i = 0; i < vec.size(); i++){
    vec[i].push_back(2);
  }
  // {{1, 1, 2}, {1, 1, 2}}

  return 0;
}

4. 删除列

删除列同样需要分别对每一行进行操作，使用 erase() 函数删除元素。

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
  vector<vector<int>> vec(2, vector<int>(3, 1));
  // {{1, 1, 1}, {1, 1, 1}}

  // 删除第二列
  for(int i = 0; i < vec.size(); i++){
    vec[i].erase(vec[i].begin() + 1);
  }
  // {{1, 1}, {1, 1}}

  return 0;
}

总结

使用 vector 作为二维数组来存储数据，可以在代码实现中动态分配和释放内存，非常灵活。但是，如果频繁的进行添加或删除元素的操作，会严重影响程序的运行效率。为了提高程序的效率，在使用二维vector时，需要根据实际情况选择合适的初始化方式，尽可能的减少对数组大小的改动，从而降低内存管理的成本，提高程序的性能。