1.list的介绍及使用
1.1 list的介绍
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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l1 list<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l3 list<int> l4(l3); // 用l3拷贝构造l4 // 以数组为迭代器区间构造l5 int array[] = { 16,2,77,29 }; list<int> l5(array, array + sizeof(array) / sizeof(int)); // 列表格式初始化C++11 list<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】
- begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动
- 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0 L.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list int 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
