【c++】列表的增删改查

常见的列表容器及其特点

C++ 标准库提供了多种容器，用于不同的需求和使用场景。以下是一些常见的列表容器及其特点：

std::vector 特点：动态数组，元素存储在连续的内存块中。访问时间：随机访问时间为常数时间 (O(1))。插入/删除时间：末尾插入/删除为常数时间 (O(1))；中间插入/删除为线性时间 (O(n))。

std::list 特点：双向链表，每个元素包含指向前一个和后一个元素的指针。访问时间：随机访问时间为线性时间 (O(n))。插入/删除时间：在任意位置插入/删除为常数时间 (O(1))。

std::forward_list 特点：单向链表，每个元素只包含指向下一个元素的指针。访问时间：随机访问时间为线性时间 (O(n))。插入/删除时间：在头部插入/删除为常数时间 (O(1))；在中间或末尾插入/删除需要遍历链表。

std::deque 特点：双端队列，支持高效地在两端进行插入和删除操作。访问时间：随机访问时间为常数时间 (O(1))。插入/删除时间：在两端插入/删除为常数时间 (O(1))，在中间插入/删除为线性时间 (O(n))。

std::array 特点：固定大小的数组，元素存储在连续的内存块中。访问时间：随机访问时间为常数时间 (O(1))。插入/删除时间：不支持动态插入/删除操作，因为大小是固定的。

std::string 特点：专门用于存储字符序列的动态数组。访问时间：随机访问时间为常数时间 (O(1))。插入/删除时间：类似于 std::vector，末尾插入/删除为常数时间 (O(1))，中间插入/删除为线性时间 (O(n))。总结
连续存储：std::vector, std::array, std::string（随机访问高效，插入/删除中间元素较慢）。
链表存储：std::list, std::forward_list（随机访问较慢，插入/删除任意位置高效）。
双端队列：std::deque（随机访问高效，两端插入/删除高效）。
选择合适的容器需要根据具体的应用场景和操作需求来决定。例如，如果需要频繁的随机访问，可以考虑使用 std::vector 或
std::array；如果需要高效地在中间插入和删除元素，可以考虑使用 std::list

std::vector 和 std::list

std::vector 和 std::list 是 C++ 标准库中常用的两个容器，它们在内存布局和访问方式上有显著的区别，这导致了它们在不同操作上的性能差异。

内存布局
std::vector：使用连续的内存块来存储元素。这意味着所有元素都在一个连续的内存区域中 。
std::list：使用双向链表存储元素。每个元素存储在独立的内存块中，并且每个元素都有指向前一个和后一个元素的指针。

访问效率
std::vector：
由于元素存储在连续的内存块中，std::vector 支持常数时间 (O(1)) 随机访问 。例如，访问第 i 个元素可以通过 v[i] 或 *(v.data() + i) 快速实现。连续的内存布局还利于 CPU 缓存优化。当访问 std::vector 中的元素时，CPU 可以更有效地预取数据，从而减少缓存未命中的次数，提高访问速度。
std::list：
std::list 不支持随机访问，因为它是通过链表结构存储的。要访问第 i 个元素，需要从头开始遍历链表，访问时间是线性时间(O(n))。链表中的元素分散在内存的不同位置，导致访问时可能会频繁发生缓存未命中，因为每次访问下一个元素时，都需要读取新的内存地址。

插入和删除效率
std::vector：
在末尾插入或删除元素是常数时间 (O(1)) 操作。在中间插入或删除元素需要移动后续元素，因此是线性时间 (O(n)) 操作。
std::list：
在任何位置插入或删除元素都是常数时间 (O(1)) 操作，只需调整指针即可。

总结

访问效率：std::vector 的访问效率远高于 std::list，因为它支持常数时间的随机访问，并且其连续内存布局更有利于 CPU

缓存。插入和删除效率：std::list 对于在中间任意位置的插入和删除操作更加高效，因为不需要移动其他元素。

因此，如果你的应用场景主要涉及频繁的随机访问，那么 std::vector

是更好的选择。如果主要涉及频繁的插入和删除操作，特别是在中间位置，那么 std::list

可能会表现得更好。选择合适的容器需要根据具体的使用场景和操作类型来决定。

列表容器的增删改查操作

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <list>

int main() {
    std::list<int> myList;

    // 增加元素 (在列表末尾添加元素)
    myList.push_back(10);
    myList.push_back(20);
    myList.push_back(30);

    // 在列表头部添加元素
    myList.push_front(5);

    std::cout << "列表内容: ";
    for (int n : myList) {
        std::cout << n << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 删除元素
    // 删除特定元素
    myList.remove(20);

    // 删除头部和尾部元素
    myList.pop_front();
    myList.pop_back();

    std::cout << "删除后的列表内容: ";
    for (int n : myList) {
        std::cout << n << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 修改元素 (将第一个找到的某个值修改为新值)
    // begin() 是 std::list<int> 类的成员函数。它返回一个迭代器，该迭代器指向列表的第一个元素。
    // myList.begin() 返回的迭代器赋值给迭代器变量 it。这意味着 it 现在指向 myList 容器中的第一个元素。
    for (std::list<int>::iterator it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {
        if (*it == 10) {
            *it = 15;
        }
    }

    std::cout << "修改后的列表内容: ";
    for (int n : myList) {
        std::cout << n << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 查找元素
    std::list<int>::iterator it = std::find(myList.begin(), myList.end(), 15);
    if (it != myList.end()) {
        std::cout << "找到了元素 15" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "没有找到元素 15" << std::endl;
    }

    return 0;
}

详细解释：
增加元素：

push_back(value)：在列表的末尾添加元素。
push_front(value)：在列表的头部添加元素。
删除元素：

remove(value)：删除所有匹配的元素。
pop_front()：删除列表头部的元素。
pop_back()：删除列表尾部的元素。
修改元素：

通过迭代器遍历列表，找到需要修改的元素，然后直接修改其值。
查找元素：

使用标准库算法 std::find 查找元素，返回指向该元素的迭代器，如果没找到则返回 end 迭代器。
这个例子展示了基本的增删改查操作。如果你需要更高效地随机访问，可以考虑使用 std::vector，但在频繁的插入和删除操作中，std::list 的性能会更好。