C++ <vector> insert 函数

C++ 容器类 <vector>

insert 是 vector 中用于在指定位置插入元素的函数，是容器中最灵活的插入方式。

insert 是容器类的成员函数，用于在容器的指定位置插入一个或多个元素。它接受一个迭代器位置和要插入的元素。

insert 提供了在任意位置插入元素的能力，虽然在 vector 中效率不如 push_back（需要移动后续元素），但功能更强大。

单词释义： insert 表示"插入"，即在指定位置添加元素。

基本语法与参数

insert 是容器类的成员函数，需要指定插入位置和元素。

语法格式

// 在 pos 位置插入 value 的副本
iterator insert(iterator pos, const T& value);

// 在 pos 位置插入 value 的副本（移动）
iterator insert(iterator pos, T&& value);

// 在 pos 位置插入 n 个 value 的副本
void insert(iterator pos, size_type n, const T& value);

// 在 pos 位置插入 [first, last) 范围内的元素
template<class InputIt>
void insert(iterator pos, InputIt first, InputIt last);

// 初始化列表方式插入
void insert(iterator pos, std::initializer_list<T> ilist);

参数说明

• 参数： pos
  • 类型： 迭代器（iterator）
  • 描述： 插入位置的迭代器。新元素将插入到 pos 之前。
• 参数： value
  • 类型： 与容器元素类型相同
  • 描述： 要插入的元素值。
• 参数： n
  • 类型： size_type
  • 描述： 要插入的元素个数。

函数说明

• 返回值： 返回指向第一个插入元素的迭代器（对于单元素插入）。
• 效果： 在指定位置插入元素，后续元素依次后移。
• 注意： insert 可能导致内存重新分配，所有现有迭代器可能失效。

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实例

让我们通过一系列例子，彻底掌握 insert 的用法。

示例 1：基础用法 - 插入单个元素

实例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    std::cout << "原始 vector: ";
    for(int n : numbers) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    // 在第二个位置（索引 1）插入 100
    auto it = numbers.begin() + 1;
    numbers.insert(it, 100);

    std::cout << "插入 100 后: ";
    for(int n : numbers) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}


运行结果预期:

原始 vector: 1 2 3 4 5
插入 100 后: 1 100 2 3 4 5

代码解析:

1. numbers.begin() + 1 指向第二个元素的位置。
2. insert 在该位置前插入 100。
3. 后续元素都向后移动一位。

示例 2：在开头插入元素

使用 begin() 可以在容器开头插入元素。

实例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

int main() {
    std::vector<std::string> names = {"Bob", "Charlie"};

    std::cout << "原始: ";
    for(const auto& n : names) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    // 在开头插入
    names.insert(names.begin(), "Alice");

    std::cout << "在开头插入 Alice: ";
    for(const auto& n : names) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}


运行结果预期:

原始: Bob Charlie
在开头插入 Alice: Alice Bob Charlie

代码解析:

• names.begin() 指向第一个元素。
• 在该位置插入，新元素成为第一个元素。

示例 3：插入多个相同元素

可以在指定位置插入多个相同的元素。

实例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 5};

    std::cout << "原始: ";
    for(int n : numbers) std::cout << n << " ";
    std::endl;

    // 在中间插入 3 个 0
    auto it = numbers.begin() + 1;
    numbers.insert(it, 3, 0);

    std::cout << "插入 3 个 0 后: ";
    for(int n : numbers) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}


运行结果预期:

原始: 1 5
插入 3 个 0 后: 1 0 0 0 5

代码解析:

• insert(it, 3, 0) 在位置 it 前插入 3 个值为 0 的元素。

示例 4：插入另一个 vector 的元素

可以从另一个容器插入多个元素。

实例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> v1 = {1, 2, 3};
    std::vector<int> v2 = {10, 20, 30};

    std::cout << "v1: ";
    for(int n : v1) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "v2: ";
    for(int n : v2) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    // 在 v1 的第二个位置插入 v2 的所有元素
    v1.insert(v1.begin() + 1, v2.begin(), v2.end());

    std::cout << "插入后 v1: ";
    for(int n : v1) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}


运行结果预期:

v1: 1 2 3
v2: 10 20 30
插入后 v1: 1 10 20 30 2 3

代码解析:

• v1.insert(v1.begin() + 1, v2.begin(), v2.end()) 在 v1 的第二个位置前插入 v2 的所有元素。

示例 5：使用初始化列表插入

C++11 支持使用初始化列表插入元素。

实例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 5};

    std::cout << "原始: ";
    for(int n : numbers) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    // 使用初始化列表插入
    numbers.insert(numbers.begin() + 1, {2, 3, 4});

    std::cout << "插入后: ";
    for(int n : numbers) std::cout << n << " ";
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}


运行结果预期:

原始: 1 5
插入后: 1 2 3 4 5

代码解析:

• 使用 initializer_list 可以一次性插入多个元素。

示例 6：insert 的效率问题

在 vector 中使用 insert 在开头或中间位置插入元素效率较低。

实例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <chrono>

int main() {
    const int N = 10000;

    // 在开头插入（效率低）
    std::vector<int> v1;
    auto start1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for(int i = 0; i < N; ++i) {
        v1.insert(v1.begin(), i);
    }
    auto end1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto duration1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end1 - start1);

    // 在末尾插入（效率高）
    std::vector<int> v2;
    v2.reserve(N);
    auto start2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for(int i = 0; i < N; ++i) {
        v2.push_back(i);
    }
    auto end2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    auto duration2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end2 - start2);

    std::cout << "在开头插入 " << N << " 个元素耗时: " << duration1.count() << " 微秒" << std::endl;
    std::cout << "在末尾插入 " << N << " 个元素耗时: " << duration2.count() << " 微秒" << std::endl;

    return 0;
}


代码解析:

• 在 vector 开头插入元素需要移动所有现有元素，效率很低。
• 如果需要频繁在开头插入，考虑使用 deque 或 list。
• 优先使用 push_back 在末尾添加元素。

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C++ 容器类 <vector>

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