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目录
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- std::list容器详解
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- [1. 容器说明](#1. 容器说明)
- [2. 引用头文件](#2. 引用头文件)
- [3. 函数构造与对象初始化](#3. 函数构造与对象初始化)
- [4. 元素访问](#4. 元素访问)
- [5. 迭代器](#5. 迭代器)
- [6. 容器修改器](#6. 容器修改器)
- [7. 元素比较](#7. 元素比较)
- 8.反转\排序\交换
- 总结与场景应用
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std::list容器详解
上图截取自C++黑马课程
1. 容器说明
std::list是C++标准模板库（STL）中的一种双向链表容器，属于顺序容器的一种。与std::vector和std::deque等容器不同，std::list在插入和删除操作上具有显著优势，特别是在容器的中间部分。std::list的每个元素包含指向前一个元素和后一个元素的指针，这使得在链表的任意位置进行插入和删除操作的时间复杂度为O(1)。然而，std::list不支持随机访问，访问某个位置的元素需要O(n)时间。
2. 引用头文件
在使用std::list之前，必须包含对应的头文件：
cpp
#include <list>3. 函数构造与对象初始化
std::list提供了多种构造函数来初始化对象，包括默认构造函数、拷贝构造函数、赋值构造函数、初始化列表构造函数、迭代器范围构造函数、大小和值构造函数以及移动构造函数等。
- 默认构造函数：创建一个空的list容器。
- 拷贝构造函数：用另一个list容器来初始化一个新的list容器。
- 赋值构造函数：通过赋值运算符从一个list容器创建另一个list容器。
- 初始化列表构造函数：使用初始化列表来初始化list容器。
- 迭代器范围构造函数：使用两个迭代器（指向容器或其他序列的起始和结束位置）来初始化list容器。
- 大小和值构造函数：使用指定的大小和值来初始化list容器。
- 移动构造函数（C++11开始支持）：从另一个list容器移动元素来初始化新的list容器。
示例代码：
cpp
#include <list>
#include <iostream>
int main() {
// 默认构造函数
std::list<int> lst1;
// 初始化列表构造函数
std::list<int> lst2 = {1, 2, 3, 4, 5};
// 大小和值构造函数
std::list<int> lst3(5, 10);
// 拷贝构造函数
std::list<int> lst4(lst2);
// 输出list元素
for (int elem : lst4) {
std::cout << elem << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}4. 元素访问
std::list不支持通过下标随机访问元素，只能通过迭代器进行访问。访问某个位置的元素需要从头或尾开始遍历链表。
cpp
#include <list>
#include <iostream>
int main() {
std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};
std::cout << lst.front() << std::endl; // 输出：1
std::cout << lst.back() << std::endl; // 输出：5
return 0;
}5. 迭代器
std::list的迭代器可以双向移动，支持向前和向后遍历链表。迭代器的稳定性使得在插入和删除操作时，除了被删除的迭代器外，其余迭代器仍然有效。
cpp
#include <list>
#include <iostream>
int main() {
std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};
// 使用迭代器访问元素
for (auto it = lst.begin(); it != lst.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}6. 容器修改器
std::list提供了多种成员函数来修改容器，包括添加元素（push_back、push_front）、删除元素（pop_back、pop_front）、插入元素（insert）、删除指定位置的元素（erase）、合并和拼接（merge、splice）、移除元素（remove、remove_if）、排序（sort）等。
示例代码：
cpp
#include <list>
#include <iostream>
int main() {
std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};
// 在末尾添加元素
lst.push_back(6);
// 在前面添加元素
lst.push_front(0);
// 删除末尾元素
lst.pop_back();
// 删除前面元素
lst.pop_front();
// 插入元素
auto it = lst.begin();
++it; // 移动到第二个位置
lst.insert(it, 10); // 在第二个位置插入10
// 删除指定位置的元素
it = lst.begin();
++it; // 移动到第二个位置
lst.erase(it); // 删除第二个位置的元素
// 输出修改后的list元素
for (const auto& elem : lst) {
std::cout << elem << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}7. 元素比较
std::list的元素比较通常通过迭代器来实现，可以使用标准库中的算法函数（如std::equal）来比较两个list容器是否相等或具有相同的元素顺序。
8.反转\排序\交换
cpp
#include <list>
#include <iostream>
using namespace std;
void printList(const list<int>& L) {
for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
list<int> l = {90,20,30,40,50};
//反转容器的元素
l.reverse();
printList(l); // 50 40 30 20 90
//排序
l.sort(); //默认的排序规则 从小到大
printList(l); // 20 30 40 50 90
list<int> l2 = {10,30,50,70,90};
l.swap(l2);
printList(l); // 10 30 50 70 90
}总结与场景应用
std::list容器具有动态大小、高效插入删除、内存分配灵活和双向遍历等优点，但访问元素速度较慢且内存开销较大。因此，std::list适用于需要在两端频繁插入和删除元素的场景，如排序算法中维护活跃连接列表、实现某种内存池或对象池等。同时，std::list也适用于处理大小动态变化的集合和需要双向遍历的场景。
通过合理的使用std::list容器，可以显著提高程序的灵活性和效率，特别是在需要频繁修改容器内容的场景中。
