C++中vector和數(shù)組之間的轉換及其效率問題詳解

更新時間：2023年03月30日 11:29:30 作者：renshy5

c++?vector轉數(shù)組是一種將vector容器的元素轉換為數(shù)組的方法,主要能幫助提高程序的性能和效率,下面這篇文章主要給大家介紹了關于C++中vector和數(shù)組之間的轉換及其效率問題的相關資料,需要的朋友可以參考下

數(shù)組轉換為vector

眾所周知，一維vector中的元素存儲是順序連續(xù)的，所以我們可以通過訪問第一個元素的地址以及元素的數(shù)量來訪問一系列的元素。因此，我們可以采取如下操作來對vector進行訪問和轉換：

先創(chuàng)造一個數(shù)組

int array_size = 1000;
double **array = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
    array[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);

for (int i = 0; i < array_size; i++)
    for (int j = 0; j < array_size; j++)
        array[i][j] = i * array_size + j;

method1

// method1
vector<vector<double>> t(array_size, vector<double>(array_size));
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
	// 直接定義一個一維的vector，其首地址為數(shù)組的起始地址，末尾地址為最后的地址。
	t[i] = vector<double>(array[i], array[i] + array_size);
}

method2

// method2
vector<vector<double>> tt(array_size, vector<double>(array_size));
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
	// 直接復制每一個值
    for (int j = 0; j < array_size; j++)
        tt[i][j] = array[i][j];
}

method3

vector<vector<double>> ttt(array_size, vector<double>(array_size));
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
	// 直接使用memcpy進行復制
    memcpy(&ttt[i][0], &array[i][0], array_size * sizeof(double));
}

對于上述的三種方法，我簡單的對其進行了效率測試，測試思路是每個都循環(huán)執(zhí)行100遍，看每個方法所需要的時間，測試代碼如下：

clock_t begin, end;
double cost;
begin = clock();
for (int x = 0; x < 100; x++)
{
    vector<vector<double>> t(array_size, vector<double>(array_size));
    for (int i = 0; i < array_size; i++)
    {
        t[i] = vector<double>(array[i], array[i] + array_size);
    }
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 1 cost: %lf secs\n", cost);

// method2
begin = clock();
for (int x = 0; x < 100; x++)
{
    vector<vector<double>> tt(array_size, vector<double>(array_size));
    for (int i = 0; i < array_size; i++)
    {
        for (int j = 0; j < array_size; j++)
            tt[i][j] = array[i][j];
    }
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 2 cost: %lf secs\n", cost);

// method3
begin = clock();
for (int x = 0; x < 100; x++)
{
    vector<vector<double>> ttt(array_size, vector<double>(array_size));
    for (int i = 0; i < array_size; i++)
    {
        memcpy(&ttt[i][0], &array[i][0], array_size * sizeof(double));
    }
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 3 cost: %lf secs\n", cost);

多次測試結果基本情況如下：

method 1 cost: 0.388440 secs
method 2 cost: 0.726254 secs
method 3 cost: 0.371002 secs

由此可見，第三種方法是最快的，不過和第一種方法差距不大，第二種方法是最差的，所需時間基本是其他兩種方法的兩倍。

vector轉換為數(shù)組

和數(shù)組轉換為vector的思路基本一致，因為一維的數(shù)組的存儲也是連續(xù)隨機存儲的。

先創(chuàng)造一個vector：

	int array_size = 1000;
    vector<vector<double>> v(array_size, vector<double>(array_size, 0));
    for (int i = 0; i < array_size; i++)
    {
        for (int j = 0; j < array_size; j++)
        {
            v[i][j] = i * array_size + j;
        }
    }

method1

double **array1 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
// method1 因為vector存儲是順序且連續(xù)的，所以可以直接把指向數(shù)組每行首地址的地址指向vector每行的首地址
// 上面那句話有點繞，解釋在最后
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array1[i] = &v[i][0];
}

method2

double **array2 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
// method2 直接復制每一個值
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array2[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);
    for (int j = 0; j < array_size; j++)
    {
        array2[i][j] = v[i][j];
    }
}

method3

double **array = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
	// method3 使用memcpy來拷貝數(shù)組的元素
    array[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);
    memcpy(array[i], &v[i][0], sizeof(double) * array_size);
}

效率測試：因為每個方法的執(zhí)行都是動態(tài)申請內存，而作為程序員一定要關注內存，所以每次malloc使用完之后需要free，但是如果按照最開始的方法，在同一個程序內每個執(zhí)行100遍來測試時間的話，可能會導致因為程序執(zhí)行到最后因為內存使用快滿了而導致速度遍慢，于是，我們每個方法只是執(zhí)行1遍（因為1遍的內存比較?。?，然后比較時間。

測試代碼（注意，這里沒有free，在正式使用的時候要記得free）：

clock_t begin, end;
double cost;

// method1
begin = clock();
double **array1 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array1[i] = &v[i][0];
}
end = clock();
cost += (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 1 cost: %lf secs\n", cost);

// method2
begin = clock();
double **array2 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array2[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);
    for (int j = 0; j < array_size; j++)
    {
        array2[i][j] = v[i][j];
    }
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 2 cost: %lf secs\n", cost);

// method3
begin = clock();
double **array3 = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
for (int i = 0; i < array_size; i++)
{
    array3[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);
    memcpy(array3[i], &v[i][0], sizeof(double) * array_size);
}
end = clock();
cost = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("method 3 cost: %lf secs\n", cost);

多次測試結果大致如下：

method 1 cost: 0.000006 secs
method 2 cost: 0.007973 secs
method 3 cost: 0.003540 secs

由此可見第一種方法的速度最快，而且遠遠塊于其他兩種方法，第二種方法是第三種方法時間的兩倍。

結論，直接賦值指針速度>使用memcpy>挨個賦值。

指針與數(shù)組

我們可以看到在上面vector轉化為數(shù)組的中，第一種方法比其他快很多，其具體是怎么實現(xiàn)的呢，解釋如下：

二維數(shù)組的聲明

二維數(shù)組的聲明有幾種方法，下面介紹其中的一種方法：

// 聲明一個指向指針的指針，有array_size個這樣的指針。
double **array = (double **)malloc(sizeof(double *) * array_size);
// 每個指向指針的指針指向一個一維數(shù)組的首地址，其一維數(shù)組的長度為array_size。
for (int i = 0; i < array_size; i++)
    array[i] = (double *)malloc(sizeof(double) * array_size);

如上圖所示，array是指向指針的指針，其內容為array[0]的地址，而array[0]的內容為array[0][0]的地址，array[0][0]的內容即為每個元素的值。

第一種方法的解釋

我們首先聲明一個指向指針的指針，其長度為array_size，也就是說，有array_size個指針。

然后每個指針將其內容改為每行vector的首地址，這樣就可以訪問每個元素了。

總結

到此這篇關于C++中vector和數(shù)組之間的轉換及其效率問題的文章就介紹到這了,更多相關C++中vector和數(shù)組轉換內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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