C++ 学习系列 -- std::list

一 std::list 介绍

list 是 c++ 中的序列式容器，其实现是双向链表，每个元素都有两个指针，分别指向前一个节点与后一个节点

链表与数组都是计算机常用的内存数据结构，与数组连续内存空间不一样的地方在于，链表的空间是不连续的，链表是将一块块不连续的内存串联起来使用。

正是由于链表的内存不连续这一特点，所以不能像数组一样，可以根据位置随机的访问每个元素，而链表我们压根不知道每个元素的实际位置到底在哪块内存区域。

查找某个元素需要遍历整个链表，直到找到目标元素位置，时间复杂度是 O(n)；

在链表中插入一个元素与删除一个元素的时间复杂度是 O(1)；

二 c++ 中 stl 链表结构

1. list 结构

list 结构（借用侯捷老师的一张图片来）：

由上面的结构上可以看出，list 是一个循环链表，链表的尾端是一个空节点，不存储任何数据。

三 c++ 中 stl 链表使用

1 构造函数

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|------------------------------|
| 构造函数 | 说明 |
| list() | 空构造函数 |
| list( size_type count, const T& value） | 初始化一个元素数量为 count 个的 value 元素 |
| list( std::initializer_list<T> init) | 利用列表初始化 list |
| list( InputIt first, InputIt last) | 利用迭代器的起始于终止位置初始化 list |

2 容器修改

|-------------------------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------|
| 函数 | 说明 |
| clear() | 清空所有元素 |
| insert | 在指定位置插入元素 |
| emplace | 在指定位置插入元素, 可以通过直接传入元素类的构造参数实现原地构造 |
| erase | 移除指定元素 |
| push_back | append 元素到链表的尾部 |
| pop_back | 将链表尾部元素弹出 |
| push_front | append 元素到链表的头部 |
| pop_front | 将链表头部元素弹出 |
| emplace_back | append 元素到链表的尾部, 可以通过直接传入元素类的构造参数实现原地构造 |
| emplace_front | append 元素到链表的头部, 可以通过直接传入元素类的构造参数实现原地构造 |

3 容器访问

|--------|------------|
| 函数 | 说明 |
| begin | 返回头部元素的迭代器 |
| end | 返回尾部元素的迭代器 |
| rbegin | 返回尾部元素的迭代器 |
| rend | 返回头部元素的迭代器 |
| front | 返回头部元素的引用 |
| back | 返回尾部元素的引用 |

4 容器容量

|-------|-----------------|
| 函数 | 说明 |
| empty | 判断 list是否为空 |
| size | 返回 list 存储元素的个数 |

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<list>

int main()
{
     // 1. 构造函数
    std::list<int> list;
    auto iter = list.begin();
    std::cout << *iter << "--- " << std::endl;;

    // 2. 容器修改
    list.push_back(1);
    list.push_back(2);
    list.push_back(3);
    list.push_back(4);
    list.push_back(5);
    list.push_front(11);
    list.push_front(22);

    list.pop_back();
    list.pop_front();

    list.insert(list.begin(), 666);

    // 3. 容器访问
    for(auto iter = list.begin(); iter != list.end();iter++)
    {
        std::cout << *iter << " "; // 666 11 1 2 3 4
    }
    std::cout << "" << std::endl;

    for(auto iter = list.rbegin(); iter != list.rend();iter++)
    {
        std::cout << *iter << " "; // 4 3 2 1 11 666
    }
    std::cout << "" << std::endl;
    std::cout << "first: " << list.front() << ", finish: " << list.back() << std::endl; // first: 666, finish: 4

    // 4. 容器容量
    std::cout << "empyt: " << list.empty() << std::endl; // 0
    std::cout << "size: "<< list.size() << std::endl; // 6

    list.clear();

    std::cout << "empyt: " << list.empty() << std::endl; // 1
    std::cout << "size: "<< list.size() << std::endl; // 0
    return 0;
}

四简单实现