在C++中，vector 是一种动态数组容器，支持随机访问和高效的尾部插入。但向 vector 的头部插入元素 并不是一个高效操作，原因在于其底层内存布局是连续的。每次在头部插入，所有已有元素都需要向后移动一位，导致时间复杂度为 O(n)。尽管如此，在某些场景下仍可能需要实现该操作，本文将介绍方法并分析效率。
使用 insert() 方法在头部插入
最直接的方式是使用 std::vector::insert() 函数，将元素插入到 begin() 位置。
示例代码：
#include#include int main() { std::vector vec = {1, 2, 3, 4}; vec.insert(vec.begin(), 0); // 在头部插入 0 for (int x : vec) { std::cout << x << " "; } // 输出：0 1 2 3 4 }
这种方法语法简单，但性能差，尤其当 vector 中元素较多时，每次插入都要搬移全部数据。
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效率分析：为什么头部插入慢？
vector 使用连续内存存储元素。当在开头插入一个元素时：
- 原位置 0 的元素要移到位置 1
- 位置 1 的元素移到位置 2，依此类推
- 整个数组需要逐个后移，耗时与元素个数成正比
如果频繁在头部插入，比如执行 n 次，总时间复杂度会达到 O(n²)，严重影响程序性能。
更高效的替代方案
如果需要频繁在“前端”添加数据，应考虑使用更适合的容器：
- std::deque：双端队列，支持在头部和尾部高效插入删除（O(1) 均摊）
- std::list：双向链表，任意位置插入删除都是 O(1)，但不支持快速随机访问
例如，使用 deque 替代 vector：
#include#include int main() { std::deque deq = {1, 2, 3}; deq.push_front(0); // 高效插入头部 for (int x : deq) { std::cout << x << " "; } // 输出：0 1 2 3 }
若必须使用 vector 且需频繁头插，可考虑反向插入：始终在尾部插入，最后反转 vector。虽然只节省常数因子，但在大量插入时有一定优化效果。
总结
虽然可以用 insert(vec.begin(), value) 向 vector 头部插入元素，但效率低下。对于频繁头插场景，推荐改用 deque 或 list。选择合适的数据结构，比优化低效操作更重要。基本上就这些。
