C++(List）

本节目标：

1.list介绍及使用

2.list深度剖析及模拟实现

3.list和vector对比

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1.list介绍及使用

1.1list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 )。
   

1.2list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

1.2.1list的构造

|-----------------------------------------------------------|-----------------------------|
| 构造函数（ (constructor)） | 接口说明 |
| 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() | 构造空的list |
| 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 |

list<int> lt1;	// 构造int类型的空容器
list<int> lt2(3, 2);  // 构造含有3个2的int类型容器
list<int> lt3(lt2);  // 拷贝构造lt2
string s("hello");
list<char> lt4(s.begin(), s.end());  // 利用迭代器构造

1.2.2list 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 。 底层实现我们也是对指针进行封装 保证上层调用的时候看起来还是iterator，从而是容器迭代器阅读性更高。

|---------------|-------------------------------------------------------------------------|
| 函数声名 | 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 |

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

int main()
{
	string s("hello thisword!");
	list<char> lt(s.begin(), s.end()); 
	//正向迭代器遍历容器
	list<char>::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;

	//反向迭代器遍历容器
	list<char>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
	while (rit != lt.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

1.2.3 list capacity

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

这两个关于list的函数没什么知识点就是获取该容器内元素个数，已经容量的函数。

1.2.4list element access

|-------|--------------------|
| 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 |

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	cout << lt.front() << endl;
	cout << lt.back() << endl;
	return 0;
}

1.2.5 list modifiers

|------------|------------------------------|
| 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list position位置的元素 |
| swap | 交换两个list中的元素 |
| clear | 清空list中的有效元素 |

1.swap

int main()
{
	list<int> lt1(3, 2);
	list<int> lt2(2, 3);
	lt1.swap(lt2); //交换两个容器的内容
	return 0;
}

2 sort

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(3);
	cout << "排序前:";
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	lt.sort();
	cout << "排序后:";
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

3.resize

resize操作方式有两种

1. 当所给值大于当前的size时，将size扩大到该值，扩大的数据为第二个所给值，若未给出，则默认为容器所存储类型的默认构造函数所构造出来的值。
2. 当所给值小于当前的size时，将size缩小到该值

int main()
{
	list<int> lt(3, 3);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; 
	lt.resize(5, 4); //将size扩大为5，扩大的值为4
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; 
	lt.resize(2); //将size缩小为2
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; 
	return 0;
}

4 unique

去除连续重复元素

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt.unique();// 去除连续重复的元素
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt.sort();// 排序
	lt.unique();
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

1.2.6 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 。
错误点如下：

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;
 }
}

改正如下：

// 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);
 }
}