C++——list的了解和使用

目录

引言

forward_list与list

标准库中的list

一、list的常用接口

1.list的迭代器

2.list的初始化

3.list的容量操作

4.list的访问操作

5.list的修改操作

6.list的其他操作

二、list与vector的对比

结束语

引言

本篇博客要介绍的是STL中的list。

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forward_list与list

首先我们先简单了解一下forward_list与list：

forward_list与list都是C++标准模板库（STL）中的容器，它们提供了不同的链表实现，适用于不同的场景。

forward_list

定义与结构：

1.forward_list是C++11引入的一种容器，它提供了一种单向链表的数据结构。

2.它只维护一个指向下一个节点的指针，因此内存使用相对高效。

特点：

1.只能在单向遍历，即只能从前往后遍历，不能反向遍历。

2.在已知位置的情况下，插入和删除操作非常高效，时间复杂度为O(1)。

3.不支持通过索引访问元素，只能使用迭代器进行访问。

适用场景：

1.适用于需要频繁进行前向遍历和插入、删除操作的场景。

2.当内存使用要求较高，且不需要双向遍历时，forward_list是更好的选择。

list

定义与结构：

1.list是C++标准库中基于带头双向循环链表实现的容器。

2.它支持双向迭代器，可以从前往后和从后往前遍历。

特点：

1.在任何位置进行插入和删除操作的时间复杂度都是近似O(1)。

2.支持双向遍历，迭代器使用更灵活。

3.与forward_list相比，内存占用稍多，因为每个节点需要维护两个指针（一个指向前一个节点，一个指向下一个节点）。

适用场景：

1.适用于需要双向遍历和更灵活操作的场景。

2.当需要在列表中间频繁插入或删除元素时，list是更好的选择。

具体内容可以看看这两篇文章：

数据结构——单链表

数据结构——双向链表

本文的重点是list。

标准库中的list

一、list的常用接口

list接口

1.list的迭代器

list的迭代器访问元素与我们之前学习的其他容器的迭代器访问一样。

int main() { list<int> li = { 1, 2, 3, 4, 5 }; list<int>::iterator it = li.begin(); cout << "顺序遍历："; while (it != li.end()) { cout << *it << " "; ++it; } cout << endl; cout << "逆序遍历："; list<int>::reverse_iterator rit = li.rbegin(); while (rit != li.rend()) { cout << *rit << " "; ++rit; } return 0; } 

由于list的迭代器是双向迭代器，支持++和--操作，因此可以在list中向前和向后遍历。

2.list的初始化

list的初始化与我们之前学习的其他容器的初始化一样，我们直接看个简单的使用示例：

int main() { // 默认构造函数 list<int> numbers1; cout << "默认构造: "; for (const auto& num : numbers1) { cout << num << " "; } cout << endl; // n个val构造 list<int> numbers2(5, 5); cout << "n个val构造: "; for (const auto& num : numbers2) { cout << num << " "; } cout << endl; int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; // 通过vector的迭代器初始化 list<int> numbers3(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0])); cout << "迭代器区间构造: "; for (const auto& num : numbers3) { cout << num << " "; } cout << endl; list<int> numbers4 = { 6, 7, 8, 9, 10 }; // 拷贝构造 list<int> numbers5(numbers4); cout << "拷贝构造: "; for (const auto& num : numbers5) { cout << num << " "; } cout << endl; numbers1 = numbers2; // 赋值重载 cout << "赋值重载: "; for (const auto& num : numbers1) { cout << num << " "; } cout << endl; return 0; }

输出结果为：

3.list的容量操作

这些函数也是很容易理解的，我们还是直接看代码示例：

int main() { list<int> li = { 1,2,3,4,5 }; cout << "Size of list: " << li.size() << endl; cout << "Max size of list: " << li.max_size() << endl; if (li.empty()) { cout << "empty" << endl; } else { cout << "not empty" << endl; } li.clear(); if (li.empty()) { cout << "empty" << endl; } else { cout << "not empty" << endl; } return 0; }

输出结果为

与deque这一容器一样，list也没有reserve这一接口。

int main() { list<int> li = { 1,2,3 }; li.resize(5); for (auto& num : li) { cout << num << " "; } cout << endl; li.resize(2); for (auto& num : li) { cout << num << " "; } return 0; }

输出结果为；

4.list的访问操作

由于list 是一个双向链表，不支持高效的随机访问。在链表中，访问某个元素需要从头节点开始顺序遍历，直到找到目标元素。因此，为 list 提供下标运算符或 at 方法并不合适。

访问操作的使用示例如下：

int main() { list<int> li = { 1,2,3 }; cout << li.front() << endl; cout << li.back() << endl; return 0; }

输出结果为：

5.list的修改操作

常用的修改操作有如下几个：

这些接口我们也是十分熟悉了，我们直接看代码示例：

尾删和尾插：

输出结果为：

头删和头插：

输出结果为：

assign和swap：

输出结果为：

insert：

输出结果为：

erase：

输出结果为：

6.list的其他操作

接下来我们来学习list的其他操作：

splice：

splice 是 list 提供的一个成员函数，用于将一个列表（list）中的元素移动到另一个列表中，而不需要进行元素复制或移动操作。

使用示例：

输出结果为：

remove：

用于从容器中移除所有等于指定值的元素。

与成员函数 erase 不同，成员函数 erase 按元素的位置擦除元素（使用迭代器），此函数  按元素的值删除元素。

输出结果为：

remove_if：

用于从容器中移除满足特定条件的元素。

输出结果为：

unique：

用于移除容器中连续重复的元素。

输出结果为：

sort：

用于对容器中的元素进行排序。

输出结果为：

merge：

用于将两个已排序的范围合并成一个有序范围。

要求输入的两个范围必须是有序的（通常是升序）。它会将两个范围中的元素按顺序合并到目标范围中。目标范围必须有足够的空间来存储合并后的结果。

输出结果为：

reverse：

用于反转容器中元素的顺序。

int main() { list<int> li = { 9,1,5,3,2,4,8,0,7,6 }; li.reverse(); for (auto num : li) { cout << num << " "; } return 0; }

输出结果为：

二、list与vector的对比

结束语

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