list【1】介绍与使用（超详解哦）

list的介绍与使用

• 引言
• list介绍
• 接口使用
• • 默认成员函数
  • 迭代器
  • 容量
  • 元素访问
  • 数据修改
• list的算法接口
• 总结

引言

继vector之后，我们继续来介绍STL容器：list

对于容器的使用其实有着类似的模式，参考之前vector的使用可以让我们更快的上手：
戳我看vector介绍与使用详解哦

list介绍

在之前C语言部分我们就认识了链表，STL中的list是一个双向链表

相对于vector的底层空间是连续的，list的底层空间是通过指针链接的链状的不连续的空间 ；

这样的结构相较连续空间扩容更加方便 ：不需要重开空间移动数据，只需要在开辟一个新的结点后，将其与前面的结点链接起来即可。其在任意位置插入删除都不需要挪动数据，效率较高 ：只需要释放或增加对应结点的数据，然后将剩下的结点链接起来即可；

相较于vector，list不能实现高效的任意访问其中的元素，要随机访问元素只能从头或尾遍历访问，效率较低 。所以list中也就直接没有实现operator[]

所以，list适用于需要经常在任意位置插入删除大量数据，且不需要经常访问任意位置元素的数据的存储

list是一个类模板，可以支持存储任意类型：

接口使用

与vector类似，list也有默认成员函数、迭代器、容量、元素访问、数据修改等接口 （使用库list时需要包含头文件#include<list>：

默认成员函数

构造

list的构造函数重载了4个版本，支持无参构造、n个指定元素构造、迭代器区间构造以及拷贝构造 。迭代器区间构造是一个函数模板，即可以使用任一InputIterator迭代器区间来构造list。

使用时与vector类似，由于list是一个类模板，所以在使用list来实例化对象是，就需要显式指定模板参数，如list<int>：

#include<iostream>
#include<list>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
	list<int> l1; //无参初始化
	for (auto e : l1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	list<int> l2(10, 6);    //使用10个6初始化l2
	for (auto e : l2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	vector<int> v1(10, 5);  //使用10个5初始化v1
	list<int> l3(v1.begin(), v1.end());  //使用迭代器区间初始化
	for (auto e : l3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	list<int> l4(l3); //拷贝构造
	for (auto e : l4)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

析构

析构函数会在list对象生命周期结束时由编译器自己调用，以释放其内部资源。

赋值重载

将l2赋值给l1：

int main()
{
	list<int> l1;
	for (auto e : l1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	list<int> l2(10, 6);
	for (auto e : l2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	l1 = l2;  //将l2赋值给l1
	for (auto e : l1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

迭代器

vector的迭代器的底层就是原生指针，与vector不同，list的迭代器是指针的封装 （在list实现时会详细介绍），但是在使用list迭代器时是与vector几乎一致的。
但是需要注意的是，list的迭代器由于不是原生指针，在+、-数字时的成本太高，所以就不支持迭代器+、-，只允许迭代器进行++、--的双向移动，即为bidirectional iterator。

begin返回首元素位置的迭代器，end返回尾元素下一个位置的迭代器、rbegin返回尾元素的反向迭代器、rend返回首元素前一个位置的反向迭代器 。后面的cbegin、cend、crbegin、crend都是返回其对应的const迭代器，但是前面的函数都有重载const版本：

int main()
{
	list<int> l1;
	l1.push_back(1);
	l1.push_back(2);
	l1.push_back(3);
	l1.push_back(4);
	l1.push_back(5);
	l1.push_back(6);
	for (auto e : l1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << *l1.begin() << endl;
	cout << *(--l1.end()) << endl;
	cout << *l1.rbegin() << endl;
	cout << *(--l1.rend()) << endl;

	return 0;
}

容量

对于list，没有容量的概念，也就不需要有扩容的操作。

所以在容量部分，list只提供了size与empty，用于返回list中元素个数与判断list是否为空：

int main()
{
	vector<int> l1;
	l1.push_back(1);
	l1.push_back(2);
	l1.push_back(3);
	l1.push_back(4);
	l1.push_back(5);
	l1.push_back(6);
	for (auto e : l1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "size:" << l1.size() << " ";
	cout << "is empty:" << l1.empty() << " ";

	return 0;
}

元素访问

list不是连续的空间，想要通过下标访问任意位置的元素时成本较高，所以list没有重载operator[] ，而只能通过迭代器访问元素；

同时，list提供了front与back接口来实现对首尾元素的访问：

int main()
{
	vector<int> l1;
	l1.push_back(1);
	l1.push_back(2);
	l1.push_back(3);
	l1.push_back(4);
	l1.push_back(5);
	l1.push_back(6);
	for (auto e : l1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << l1.front() << endl;
	cout << l1.back() << endl;

	return 0;
}

数据修改

与vector类似：

push_front、push_back用于在头、尾插入一个元素；
pop_front、pop_back用于在头、尾删除一个元素；

int main()
{
	list<int> l;
	l.push_back(1);
	l.push_back(2);
	l.push_back(3);
	l.push_front(4);
	l.push_front(5);
	l.push_front(6);
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	l.pop_back();
	l.pop_front();
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

insert用于在pos位置（迭代器位置）插入一些数据，包括单个元素、多个指定元素以及一个迭代器区间中的元素：

int main()
{
	list<int> l;
	l.push_back(1);
	l.push_back(2);
	l.push_back(3);
	l.push_back(4);
	l.push_back(5);
	l.push_back(6);
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	l.insert(l.begin(), 10);  //相当于头插一个10
	l.insert(l.begin(), 3, 20);  //相当于头插3个20
	list<int> l2(3, 30);  //使用3个30构造l2
	l.insert(l.end(), l2.begin(), l2.end()); //相当于尾插一个l2
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

erase用于删除pos位置的一个元素或一个迭代器区间中的元素：

int main()
{
	list<int> l;
	l.push_back(1);
	l.push_back(2);
	l.push_back(3);
	l.push_back(4);
	l.push_back(5);
	l.push_back(6);

	l.erase(++l.begin(), --l.end());
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	l.erase(l.begin());  //相当于头删
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

resize用于修改list中的容量：

当n小于list的元素个数时，就删除至n个元素；

当n大于list的元素个数时，就用指定元素value补足：

int main()
{
	list<int> l;
	l.push_back(1);
	l.push_back(2);
	l.push_back(3);
	l.push_back(4);
	l.push_back(5);
	l.push_back(6);
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	l.resize(3);  //删至3个元素
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	l.resize(10, 6); //补到10个元素，不足的用6补
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

swap用于交换两个list中的数据 ；
clear用于清理list中的数据，这里就不再演示了。

list的算法接口

同时，list还提供了一些算法接口，如reverse、sort等。

1. 对于reverse算法库中的接口，是通过循环左右交换的方式来实现的：
   
   对于list这样，通过逻辑连续的线性结构，我们可以使用更为简单的改变链接顺序的方法来实现反转 ，list的算法中就是这样实现的（戳我看反转链表OJ 思路与该算法类似）

2. 对于算法库中sort的接口，使用的是快排的方式来排序的，快排算法是需要三数取中来优化的，即他需要能够+、-的RandomAccessIterator迭代器作为参数：
   

   而list的迭代器却不支持+、-的操作，所以不能使用算法库中的sort函数，所以list提供了这个接口。

   但是list中的sort函数效率远没有快排的效率高，所以在进行大量list数据的排序时，可以将其数据转移到vector中排序后再转移回来；也可以干脆不适用list来存储需要大量排序的数据。

总结

到此，关于list的简介与接口使用就介绍完了

接下来会进行模拟实现，欢迎持续关注哦

如果大家认为我对某一部分没有介绍清楚或者某一部分出了问题，欢迎大家在评论区提出

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