C++ list

Posted 2022-05-23 任我驰骋.

list

• 一、list的介绍及使用
• • list的介绍
  • list的使用
  • list的构造
  • list iterator的使用
  • list modifiers
  • list的迭代器失效
• 二、list与vector的对比

一、list的介绍及使用

list的介绍

list的文档介绍

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。
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)

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。

list的构造

// constructing lists
#include <iostream>
#include <list>
int main ()

	 std::list<int> l1; // 构造空的l1
	 std::list<int> l2 (4,100); // l2中放4个值为100的元素
	 std::list<int> l3 (l2.begin(), l2.end()); // 用l2的[begin(), end()）左闭右开的区间构造l3
	 std::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;
	 std::list<int> l5 (array, array + sizeof(array) / sizeof(int) );
	 // 用迭代器方式打印l5中的元素
	 for(std::list<int>::iterator it = l5.begin(); it != l5.end(); it++)
		 std::cout << *it << " ";
	 std::cout<<endl;
	 
	 // C++11范围for的方式遍历
	 for(auto& e : l5)
		 std::cout<< e << " ";
	 
	 std::cout<<endl;
	 return 0; 
 

list iterator的使用

此处，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。


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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
void print_list(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; 
 
int main()

	 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
	 for (list<int>::iterator it = l.begin(); it != l.end(); ++it)
		 cout << *it << " ";
	  cout << endl;
	 // 使用反向迭代器逆向打印list中的元素
	 for (list<int>::reverse_iterator it = l.rbegin(); it != l.rend(); ++it)
		 cout << *it << " ";
	 cout << endl;
	 
	 return 0; 
 

list capacity：

list element access：

list modifiers

#include <list>
void PrintList(list<int>& l) 

	 for (auto& e : l)
		 cout << e << " ";
	 cout << endl; 

//=====================================================================================
====
// push_back/pop_back/push_front/pop_front
void TestList1()

	 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 TestList3()

	 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);

// resize/swap/clear
void TestList4()

	 // 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
	 l1.swap(l2);
	 PrintList(l1);
	 PrintList(l2);
	 
	 // 将l2中的元素清空
	 l2.clear();
	 cout<<l2.size()<<endl; 
 

list的迭代器失效

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())
	 
		 l.erase(it++); // it = l.erase(it);
	 

二、list与vector的对比

vector与list都是STL中非常重要的序列式容器，由于两个容器的底层结构不同，导致其特性以及应用场景不同，其主要不同如下：