c++ 二維vector的初始化

一、vector概述

vector 是 c++ 標準庫中的一個動態數組容器，可以動態的增刪元素。vector 內部維護著一塊連續的內存，動態增加或者刪去元素時，vector會重新分配一塊連續的內存空間，將數據拷貝到新的內存中，並且釋放舊內存。vector 就像一個可以改變大小的數組，它可以存儲任意的數據類型，而且支持隨機訪問。在使用 vector 時，需要注意避免大量的插入或刪除元素的操作，因為它會頻繁的進行內存分配和釋放，造成性能上的浪費。

二、一維vector的初始化

在介紹二維vector的初始化之前，先來看一下常見的一維vector的初始化方式。

#include <vector>
using namespace std;

int main(){
  // 1. 初始化為指定大小，初始值為默認值 0
  vector<int> v1(5);
  // {0, 0, 0, 0, 0}

  // 2. 初始化為指定大小，初始值為指定值
  vector<int> v2(5, 1);
  // {1, 1, 1, 1, 1}

  // 3. 初始化為指定數組的區間
  int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
  vector<int> v3(a, a + 5); // v3.size() == 5，v3包含數組a中的5個元素
  // {1, 2, 3, 4, 5}

  // 4. 初始化為另一個vector的區間
  vector<int> v4(v2.begin(), v2.begin() + 3);
  // {1, 1, 1}

  return 0;
}

三、二維vector的初始化

1. 初始化為指定大小

二維vector初始化為指定大小時，需要指定行數和列數，語法為：vector<vector<類型>> vec(行數, vector<類型>(列數, 初始值))。

#include <vector>
using namespace std;

int main(){
  // 1. 初始化為指定大小，初始值為默認值 0
  vector<vector<int>> vec1(3, vector<int>(4));
  // {{0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}}

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

  return 0;
}

2. 初始化為指定值

二維vector初始化為指定值時，需要指定所需行數和列數，但指定的初始值是相同的。語法為：vector<vector<類型>> vec(行數, vector<類型>(列數, 初始值))。

#include <vector>
using namespace std;

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

  return 0;
}

3. 不預先分配大小

可以在需要時進行分配，先初始化行數，再給每一行初始化列數。需要注意，分配空間之後，可以通過下標直接賦值，但如果需要添加新的行或者列，需要通過 push_back() 函數添加。

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

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

int main(){
  // 1. 不預先分配大小
  cin >> row >> col;
  vec.resize(row); // 初始化行數
  for(int i = 0; i < row; i++){
    vec[i].resize(col); // 給每一行初始化列數
    for(int j = 0; j < col; j++){
      cin >> vec[i][j]; // 通過下標直接賦值
    }
  }

  // 2. 進行輸出以驗證
  for(int i = 0; i < row; i++){
    for(int j = 0; j < col; j++){
      cout << vec[i][j] << " ";
    }
    cout << endl;
  }

  return 0;
}

四、動態二維vector操作

如果要在二維vector中動態添加或刪除行或列，則需要使用 push_back() 或者 erase() 函數進行操作。

1. 添加行

使用 push_back() 函數可以添加新的行，語法為：vector.push_back(vector<類型>(列數, 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. 刪除行

使用 erase() 函數可以刪除行，語法為：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}}

  // 刪除第二行，需要注意，刪除操作會使被刪元素所佔用的內存被釋放
  vec.erase(vec.begin() + 1);
  // {{1, 1, 1}, {1, 1, 1}}

  return 0;
}

3. 添加列

添加新的列需要分別對每一行進行操作，使用 push_back() 函數添加新元素。

#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. 刪除列

刪除列同樣需要分別對每一行進行操作，使用 erase() 函數刪除元素。

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

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

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

  return 0;
}

總結

使用 vector 作為二維數組來存儲數據，可以在代碼實現中動態分配和釋放內存，非常靈活。但是，如果頻繁的進行添加或刪除元素的操作，會嚴重影響程序的運行效率。為了提高程序的效率，在使用二維vector時，需要根據實際情況選擇合適的初始化方式，儘可能的減少對數組大小的改動，從而降低內存管理的成本，提高程序的性能。