12 list的使用

文档介绍

1.list是可以在常数范围内的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的底层是带头双向链表循环结构，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和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）

注意事项

1.list没有扩容的方法
2.list不支持[]访问，不是连续存储的
3.remove移除元素，有则删除，没有不报错
4.splice粘接，转移元素
在这里插入图片描述
5.迭代器的分类
（1）单向迭代器，++，如单链表
（2）双向迭代器，++，–如list
（3）随机迭代器，++，–，+，-，如vector
下面的包含上面迭代器的功能

下图是list的迭代器
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6.链表为什么自己实现了sort，不像vector一样用算法库的sort。因为算法库的sort用的是快速排序，里面的三数取中对于链表不能用，且sort的参数也有提示
在这里插入图片描述

sort需要传的是随机迭代器，而链表的是双向迭代器，理论上模板可以传任意参数，但内部使用迭代器有要求

7.list的sort效率不太高，100万数据和vector差了4倍
在这里插入图片描述

使用

构造

构造函数 constructor	接口说明
list (suze_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)	构造拷贝函数
list (InputIterator first, InputIterator last)	用(first, last)区间中的元素构造list

 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 };

迭代器

迭代器理解成一个指针,指向list中某个节点

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的位置

begin和end为正向迭代器,对迭代器执行++操作,迭代器向后移动
rbegin和rend为反向迭代器,++操作,向前移动

    // 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;
}


// list迭代器的使用
// 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;
}

容量

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

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lsit position位置的元素
swap	交换两个lsit的元素
clear	清空list的有效元素

// list插入和删除
// 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);
}

迭代器失效

前面说过此处大家可将迭代器暂时理解成指针，迭代器失效即迭代器所指向的节点无效，该节点被删除了，因为list的底层结构为带头节点的双向循环链表，因此在list中插入时不会导致list的迭代器失效，只有删除才会，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);
 }
}