vector动态数组——像魔法铅笔盒一样方便的容器

你有没有遇到过这种情况：写作业时要记下全班同学的成绩，但一开始不知道有多少个同学？如果使用普通数组，必须提前定好大小，比如“最多50人”，但万一有51个人，数组就装不下了；或者只有10个人，却浪费了40个空位。C++里的 vector动态数组 就像一个神奇的铅笔盒，它可以根据你放进去的铅笔数量自动变长或变短——放多少支铅笔，盒子就多大，不多不少刚刚好！

一、什么是vector？

vector 是C++标准模板库（STL）中的一种容器，它本质上是一个可以自动调整大小的数组。你可以随意往里面添加或删除元素，它自己会管理内存空间，完全不用你操心“容量不够”的问题。和普通数组一样，它也可以通过下标快速访问元素（O(1)时间），但比数组灵活得多。

生活中的类比：

普通数组像固定大小的文具盒（只能装10支笔，多了放不下，少了空荡荡）
vector像伸缩铅笔袋（可以塞进20支笔，也可以只放3支笔，袋子会贴合大小）

二、怎么创建一个vector？

1. 包含头文件

使用vector之前，必须在程序开头写：

#include <vector>   // vector的头文件

2. 定义vector的几种常见方式

#include <vector>
using namespace std;

vector<int> scores;              // 创建一个能装整数的空vector，名字叫scores
vector<double> heights;           // 装小数的vector，名字叫heights
vector<string> names;             // 装字符串的vector，名字叫names（需要#include <string>）

// 也可以提前指定大小（但后续还能继续增加）
vector<int> grades(30);           // 创建一个vector，初始有30个元素，默认值都是0
vector<int> ages(10, 7);          // 创建一个vector，初始有10个元素，每个元素都是7（比如10个小朋友都7岁）

// 还可以用花括号直接列出初始值（C++11开始支持）
vector<int> lucky_numbers = {1, 3, 7, 9, 15};  // 创建一个包含5个幸运数字的vector

创建空的vector就像拿了一个空的铅笔盒，准备往里装“铅笔”。

三、往里面装东西——push_back()

push_back() 方法在vector的末尾添加一个新元素。这是最常用的添加方式。

vector<int> scores;               // 空vector
scores.push_back(90);             // 装进第一个成绩90
scores.push_back(85);             // 装进第二个成绩85
scores.push_back(100);            // 装进第三个成绩100
// 现在scores里有3个元素：90, 85, 100

这个过程就像你往铅笔盒里一支一支地放铅笔，放进去的顺序就是它们在vector中的顺序。

除了push_back，还有pop_back()：删除最后一个元素

scores.pop_back();                // 删除最后一个元素（100），现在scores只剩90和85

四、查看里面的东西——下标访问和at()方法

cout << scores[0] << endl;        // 输出第一个元素：90
cout << scores.at(1) << endl;     // 输出第二个元素：85

注意：下标从0开始，就像排队时第一个人的编号是0，第二个人的编号是1。

区别：

scores[i]：如果 i 超出了范围（比如访问 scores[5] 而vector只有3个元素），程序不会报错，而是返回一个垃圾值，非常危险。
scores.at(i)：如果 i 越界，程序会抛出一个异常并终止（在CSP-J中通常表现为程序崩溃）。所以推荐在不确定下标是否合法时用 .at()。

五、知道有多少个元素——size()和empty()

cout << "一共有" << scores.size() << "个成绩" << endl;   // 输出 2

if (scores.empty()) {
    cout << "当前vector是空的" << endl;
} else {
    cout << "当前vector不为空，有" << scores.size() << "个元素" << endl;
}

size() 返回当前元素个数（类型是 size_t，可以当作整数用）。 empty() 返回 true 如果vector是空的，否则返回 false。

六、遍历vector——找出所有元素

最传统的方式是用for循环配合下标：

for (int i = 0; i < scores.size(); i++) {
    cout << scores[i] << " ";
}

从C++11开始，还可以用 范围for循环（也叫foreach），写起来更简洁：

for (int score : scores) {      // 每次循环，score就依次等于scores里的每一个元素
    cout << score << " ";
}

两种方法效果一样，但范围for循环不需要操心下标，也不怕写错边界。

七、新手容易犯的错误

错误1：忘记包含头文件

// 忘了 #include <vector>
vector<int> v;   // 编译错误：vector未定义

正确做法：在文件开头加上 #include <vector>，并且加上 using namespace std; 或使用 std::vector。

错误2：用下标访问空vector

vector<int> v;   // 空的
v[0] = 10;       // 严重错误！v[0]不存在，程序可能崩溃或修改了不该碰的内存

正确做法：先添加元素，或者用 push_back 添加第一个元素，或者用 v.resize(1) 分配空间后再访问。

错误3：混淆 `size()` 和普通整数

size() 返回的是无符号整数 size_t，如果与一个有符号整数（比如 int）比较，编译器可能会给出警告。比较安全的写法是：

for (int i = 0; i < (int)scores.size(); i++)   // 强制转换int

或者直接用 size_t i 循环。

错误4：不要用 `[]` 添加新元素

vector<int> v;
v[0] = 5;       // 错误！v现在是空的，不能这样赋值

一定要用 push_back 或者先 resize 后再用 []。

八、完整示例：统计成绩并计算平均分

这个程序先让用户输入多个成绩（输入-1结束），然后显示所有成绩和平均分。

#include <iostream>
#include <vector>      // vector头文件
using namespace std;

int main() {
    vector<int> scores;            // 空的vector，存放成绩
    int score;                     // 临时变量，接收输入

    cout << "请输入成绩（输入-1结束）：" << endl;
    while (true) {
        cin >> score;
        if (score == -1) {
            break;                 // 结束输入
        }
        scores.push_back(score);   // 把成绩放入vector
    }

    // 如果没有任何成绩，直接退出
    if (scores.empty()) {
        cout << "没有输入任何成绩。" << endl;
        return 0;
    }

    // 输出所有成绩
    cout << "你一共输入了 " << scores.size() << " 个成绩：";
    for (int s : scores) {         // 范围for循环，s依次取每个成绩
        cout << s << " ";
    }
    cout << endl;

    // 计算总和
    int sum = 0;
    for (int s : scores) {
        sum += s;
    }
    double average = (double)sum / scores.size();   // 注意：把其中一个转为double
    cout << "平均分：" << average << endl;

    return 0;
}

运行示例：

请输入成绩（输入-1结束）：
95
88
76
100
-1
你一共输入了 4 个成绩：95 88 76 100 
平均分：89.75

九、常用其他操作一览（供查阅）

操作	作用	示例
`v.clear()`	清空所有元素（变成空vector）	`scores.clear();`
`v.pop_back()`	删除最后一个元素	`scores.pop_back();`
`v.insert(pos, value)`	在位置pos前插入一个元素	`scores.insert(scores.begin()+1, 90);`
`v.erase(pos)`	删除位置pos处的元素	`scores.erase(scores.begin());`
`v.resize(n)`	重新设置大小为n，多出的元素用默认值填充	`scores.resize(10);`
`v.front()`	返回第一个元素	`int first = scores.front();`
`v.back()`	返回最后一个元素	`int last = scores.back();`

注意：insert 和 erase 会引起元素的移动，效率较低（O(n)），大量插入删除不如使用 list。

十、小练习（动手试试）

创建一个 vector<string> 存放你的三个好朋友的名字（用 push_back 添加），然后使用范围for循环输出每个名字。别忘了包含 <string> 头文件哦！
创建一个 vector<int> 存放1到10的整数（用for循环 push_back），然后删除最后一个数，再输出剩下所有数的和。
挑战题：从键盘读入5个价格（double类型），存入vector，然后找出最高价和最低价。

十一、相关指引

vector是STL中最常用的序列容器。学完vector后，你还可以学习：

algorithm 头文件：配合vector使用排序、查找等算法（比如 sort(v.begin(), v.end()) 可以把成绩从小到大排序）
list 双向链表：如果需要在中间频繁插入或删除元素，用list比vector更高效
stack 和 queue：基于vector或deque实现的栈和队列，适合“后进先出”或“先进先出”的场景
map 映射表：像字典一样存储键值对，例如把学生姓名映射到他的成绩

掌握了vector，你就掌握了C++中最实用、最灵活的数据容器之一！快去试试用vector解决你作业里的数据存储问题吧。

例题精讲