C++:容器list的介绍及使用

 目录

1.list的介绍及使用

1.1 list的介绍

1.2 list的使用

1.2.1 list的构造

1.2.2 list iterator 的使用

1.2.3 list capacity 容量

1.2.4 list element access 访问list元素

1.2.5 list modifiers 修改

1.2.6 迭代器失效

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1.list的介绍及使用

1.1 list的介绍

C++官网 list 介绍文档

1. list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代，是一个双向带头循环链表。
2. list的底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。
3. list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。
4. 与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。
5. 与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息（对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素）

1.2 list的使用

list中的接口比较多，此处类似，只需要掌握如何正确的使用，然后再去深入研究背后的原理，已达到可扩展的能力。以下为list中一些常见的重要接口：

1.2.1 list的构造

构造函数（(constructor)）	接口说明
list (size_type n, const value_type& val = value_type())	构造的list中包含n个值为val的元素
list()	构造空的list
list (const list& x)	拷贝构造函数
list (InputIterator first, InputIterator last)	用[first, last)区间中的元素构造list

void TestList1()
{list<int> l1;                         // 构造空的l1list<int> l2(4, 100);                 // l2中放4个值为100的元素list<int> l3(l2.begin(), l2.end());  // 用l2的[begin(), end()）左闭右开的区间构造l3list<int> l4(l3);                    // 用l3拷贝构造l4// 以数组为迭代器区间构造l5int array[] = { 16,2,77,29 };list<int> l5(array, array + sizeof(array) / sizeof(int));// 列表格式初始化C++11list<int> l6{ 1,2,3,4,5 };// 用迭代器方式打印l5中的元素list<int>::iterator it = l5.begin();while (it != l5.end()){cout << *it << " ";++it;}       cout << endl;// C++11范围for的方式遍历for (auto& e : l5)cout << e << " ";cout << endl;
}

1.2.2 list iterator 的使用

此处，大家可暂时将迭代器理解成一个指针，该指针指向list中的某个节点。后面会模拟实现

函数声明	接口说明
begin() + end()	返回第一个元素的迭代器+返回最后一个元素下一个位置的迭代器
rbegin() + rend()	返回第一个元素的reverse_iterator,即end位置，返回最后一个元素下一个位置的 reverse_iterator,即begin位置

【注意】

1.  begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动
2.  rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向前移动

// 注意：遍历链表只能用迭代器和范围for
void PrintList(const list<int>& l)
{// 注意这里调用的是list的 begin() const，返回list的const_iterator对象for (list<int>::const_iterator it = l.begin(); it != l.end(); ++it){cout << *it << " ";// *it = 10; 编译不通过}cout << endl;
}void TestList2()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };list<int> l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));// 使用正向迭代器正向list中的元素// list<int>::iterator it = l.begin();   // C++98中语法auto it = l.begin();                     // C++11之后推荐写法while (it != l.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;// 使用反向迭代器逆向打印list中的元素// list<int>::reverse_iterator rit = l.rbegin();auto rit = l.rbegin();while (rit != l.rend()){cout << *rit << " ";++rit;}cout << endl;
}

1.2.3 list capacity 容量

函数声明	接口说明
empty()	检测list是否为空，是返回true，否则返回false
size()	返回list中有效节点的个数

1.2.4 list element access 访问list元素

函数声明	接口说明
front()	返回list的第一个节点中值的引用
back()	返回list的最后一个节点中值的引用

1.2.5 list modifiers 修改

函数声明	接口说明
push_front	在list首元素前插入值为val的元素
pop_front	删除list中第一个元素
push_back	在list尾部插入值为val的元素
pop_back	删除list中最后一个元素
insert	在list position 位置中插入值为val的元素
erase	删除list position位置的元素
swap	交换两个list中的元素
clear	清空list中的有效元素

// push_back/pop_back/push_front/pop_front
void TestList3()
{int array[] = { 1, 2, 3 };list<int> L(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));// 在list的尾部插入4，头部插入0L.push_back(4);L.push_front(0);PrintList(L);// 删除list尾部节点和头部节点L.pop_back();L.pop_front();PrintList(L);
}// insert /erase 
void TestList4()
{int array1[] = { 1, 2, 3 };list<int> L(array1, array1 + sizeof(array1) / sizeof(array1[0]));// 获取链表中第二个节点auto pos = ++L.begin();cout << *pos << endl;// 在pos前插入值为4的元素L.insert(pos, 4);PrintList(L);// 在pos前插入5个值为5的元素L.insert(pos, 5, 5);PrintList(L);// 在pos前插入[v.begin(), v.end)区间中的元素vector<int> v{ 7, 8, 9 };L.insert(pos, v.begin(), v.end());PrintList(L);// 删除pos位置上的元素L.erase(pos);PrintList(L);// 删除list中[begin, end)区间中的元素，即删除list中的所有元素L.erase(L.begin(), L.end());PrintList(L);
}void TestList5()
{// 用数组来构造listint array1[] = { 1, 2, 3 };list<int> l1(array1, array1 + sizeof(array1) / sizeof(array1[0]));PrintList(l1);// 交换l1和l2中的元素list<int> l2;l1.swap(l2);PrintList(l1);PrintList(l2);// 将l2中的元素清空l2.clear();cout << l2.size() << endl;
}

另外，list还自己提供了 sort() 函数，用来排序，但是STL种算法库中已经提供了sort函数，这里为什么还要提供呢？

因为迭代器还有三种分类：单向(例如单链表),双向(例如list)和随机迭代器(例如vector)，单向只支持++，双向支持++/--，随机还支持+/-。

void test1()
{list<int> l;l.push_back(1);l.push_back(2);l.push_back(3);l.push_back(4);l.push_back(5);//list不支持[]list<int>::iterator it = l.begin();while (it != l.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;//iterator性质分类//单向++//双向++/--//随机++/--/+/-// list没有办法使用算法库中的sort,所以额外支持sort  因为没有办法随机存取，所以使用归并排序//sort(l.begin(), l.end());//支持的是自由访问迭代器，可以++/--/+/-，这里迭代器是双向的只能++ --l.sort(); //默认升序 for (auto e : l){cout << e << " ";}cout << endl;
}

1.2.6 迭代器失效

前面说过，此处大家可将迭代器暂时理解成类似于指针，迭代器失效即迭代器所指向的节点的无效，即该节点被删除了。因为list的底层结构为带头结点的双向循环链表，因此在list中进行插入时是不会导致list的迭代器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效的只是指向被删除节点的迭代器，其他迭代器不会受到影响。

void TestListIterator1()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));auto it = l.begin();while (it != l.end()){// erase()函数执行后，it所指向的节点已被删除，因此it无效，//在下一次使用it时，必须先给其赋值l.erase(it);++it;}
}// 改正
void TestListIterator()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));auto it = l.begin();while (it != l.end()){it = l.erase(it); // 或者 l.erase(it++); }
}

本篇结束！list更多详细介绍参考：list的文档介绍