C++从青铜到王者第十一篇:STL之list类的初识

Posted 2021-08-11 森明帮大于黑虎帮

系列文章目录

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文章目录

• 系列文章目录
• 前言
• 一、 list的介绍及使用
• • • 1.list的介绍
    • 2.list的使用
    • • 1.list的构造
      • 2.list iterator的使用
      • 3.list capacity的使用
      • 4.list element access的使用
      • 5.list modifiers的使用
      • 6.list modifiers的迭代器失效
• 总结

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前言

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一、 list的介绍及使用

1.list的介绍

list文档介绍

• 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。
• 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) 。
  

2.list的使用

1.list的构造

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。

构造函数	接口说明
list()	构造空的list
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 (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 testlist2()
{
	list<int>lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(4);
	lt1.push_front(10);
	lt1.push_front(20);

	list<int>lt2(lt1);                   //拷贝构造   
	list<int>::iterator it = lt2.begin();
	while (it != lt2.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	print_list(lt2);

	list<int> lt3;
	lt3 = lt2;                         //赋值运算符重载
	print_list(lt3);  
	for (auto e : lt3)                 //支持迭代器就支持范围for,范围for就是标准的begin，end演化而来
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	list<int>::reverse_iterator rit = lt3.rbegin();
	while (rit != lt3.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	cout << endl;

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。

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

void testlist1()
{
	//带头双向循环链表
	list<int> l;
	l.push_back(1);
	l.push_back(2);
	l.push_back(3);
	l.push_back(4);
	l.push_front(10);
	l.push_front(20);
	l.pop_back();
	l.pop_front();
	list<int>::iterator it = l.begin();
	while (it != l.end())
	{
		*it += 1;
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	list<int>::reverse_iterator  vit = l.rbegin();
	while (vit != l.rend())
	{
		cout << *vit << " ";
		vit++;
	}
	cout << endl;

	//const list<int>l;
	list<int>::const_iterator cit = l.begin();
	while (cit != l.end())
	{
		//*cit += 1;
		cout << *cit << " ";
		cit++;
	}
	cout << endl;
}
void print_list(const list<int>& lt)//传引用，提高效率，减少拷贝,const迭代器只可以读
{
	list<int>::const_iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}

3.list capacity的使用

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

void testlist3()
{
	list<int>lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(4);
	lt1.push_front(10);
	lt1.push_front(20);
	cout << lt1.size() << endl;
	cout << lt1.empty() << endl;
}

4.list element access的使用

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

5.list modifiers的使用

void testlist4()
{
	list<int>lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_front(10);
	lt1.push_front(20);
	print_list(lt1);

	lt1.pop_back();
	lt1.pop_front();
	print_list(lt1);

	lt1.insert(lt1.begin(), 10);
	lt1.insert(lt1.end(), 20);
	print_list(lt1);

	list<int>::iterator pos = find(lt1.begin(), lt1.end(), 1);   //查找算法，双向迭代器list不支持下标访问
	if (pos != lt1.end())
	{
		lt1.insert(pos, 100);  //insert在pos位置的前面插入
	}
	print_list(lt1);
	
	lt1.erase(pos);
	print_list(lt1);

	lt1.erase(lt1.begin(), lt1.end());
	print_list(lt1);

	lt1.clear();
	print_list(lt1);

}

void testlist5()
{
	list<int>lt1;
	lt1.push_back(20);
	lt1.push_back(10);
	lt1.push_back(30);
	lt1.push_front(40);
	print_list(lt1);

	lt1.sort();
	print_list(lt1);

	lt1.reverse();
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

6.list modifiers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 testlist6()
{
	list<int>lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_front(10);
	lt1.push_front(20);
	print_list(lt1);
	
	//list<int>::iterator it = lt1.begin();   //list不能erase，会造成迭代器失效问题
	//while (it != lt1.end())
	//{
	//	if (*it % 2 == 0)
	//	{
	//		lt1.erase(it);
	//	}
	//	it++;
	//}
	//print_list(lt1);

	list<int>::iterator it = lt1.begin();   //list不能erase，会造成迭代器失效问题,解决方法对迭代器重新赋值
	while (it != lt1.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			it = lt1.erase(it);
		}
		else
		{
			it++;
		}
	}
	print_list(lt1);
}

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文简单介绍了list类的介绍和用法，而list类提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法，非常的便捷，所以我们务必掌握。另外如果上述有任何问题，请懂哥指教，不过没关系，主要是自己能坚持，更希望有一起学习的同学可以帮我指正，但是如果可以请温柔一点跟我讲，爱与和平是永远的主题，爱各位了。