【STL】list 双向循环链表的使用介绍

STL中list容器的详细使用说明

一.list的文档介绍
[二. list的构造函数](#二. list的构造函数)
三.list中的访问与遍历操作
四.list中的修改操作
- [4.1 list中的各种修改操作](#4.1 list中的各种修改操作)
- [4.2 list的迭代器失效问题](#4.2 list的迭代器失效问题)
五.list中的其他一些操作

一.list的文档介绍

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。

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。

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。

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。

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)

二. list的构造函数

下面列举几个最常用的构造函数:

construct(构造函数)	接口说明
`list()`	默认构造,构造一个空链表
`list (const list& x)`	拷贝构造函数
list (size_type n, const value_type& val = value_type())	用n个val构造list
`list (InputIterator first, InputIterator last)`	用一段迭代器区间 [first,last)构造list
`list (initializer_list<value_type> il)`	C++11新支持的,用一个初始化列表构造list

举例演示一下如何使用:

cpp 复制代码

int main()
{
	//默认构造
	list<int> l1;
	//n个val构造
	list<int> l2(10, 1);
	//拷贝构造
	list<int> l3 = l2;  // or list<int> l3(l2);
	//初始化列表
	list<int> l4 = { 1,2,3,4,5 }; // or list<int> l4{1,2,3,4,5};
	return 0;
}

想了解更多list构造函数的朋友可以去文档查看一下 list

三.list中的访问与遍历操作

== 因为list容器并没有重载[]运算符,因为效率不高,所以我们只能通过迭代器的方式来访问list中的数据==

接口说明如下:

函数声明	接口说明
`begin()`	返回list第一个元素位置的迭代器
`end()`	返回list容器最后一个元素的下一个位置的迭代器
`rbegin()`	返回list最后一个元素位置的反向迭代器
`rend()`	返回list第一个元素的前一个位置的反向迭代器
`front()`	返回list中第一个元素的引用
`back()`	返回list中最后一个元素的引用

这里说明一下,因为list是双向循环链表所以list的迭代器是双向迭代器,可以++或者--,但是不是随机迭代器,因为不支持+=和-=,因此algorithm库中的sort函数的参数不能是list的迭代器,这里特别注意一下!

举例:

cpp 复制代码

int main()
{
	list<int> lt = { 1,2,3,4,5,6 };

	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	
	list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
	while (rit != lt.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

输出结果如下:

1 2 3 4 5 6

6 5 4 3 2 1

当然,有迭代器就也可以使用范围for遍历!

四.list中的修改操作

4.1 list中的各种修改操作

函数声明	接口说明
`push_front(const value_type& val)`	在list的首元素前插入值为val的节点
`pop_front()`	删除list中的首个节点
`push_back (const value_type& val)`	在list最后一个元素后插入值为val的节点
`pop_back()`	删除list中最后一个节点
`iterator insert (const_iterator position, const value_type& val)`	在list position 位置中插入值为val的元素
`erase(const_iterator position)`	删除list position位置的元素
`assign (size_type n, const value_type& val)`	将新内容分配给list容器，替换其当前内容，并相应地修改其大小
`swap(list& x)`	交换两个list中的元素
`clear()`	清空list

举例:

cpp 复制代码

int main()
{
	list<int> lt1 = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };

	for (const auto& e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	lt1.push_front(0);
	lt1.push_back(10);
	for (const auto& e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	lt1.insert(++lt1.begin(), 100);
	lt1.erase(--lt1.end());
	for (const auto& e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	lt1.assign(10, 0);
	for (const auto& e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	lt1.clear();

	return 0;
}

输出结果:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

4.2 list的迭代器失效问题

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。

错误示范:

cpp 复制代码

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;
 }
}

正确写法:

cpp 复制代码

// 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);
 }
}

五.list中的其他一些操作

函数声明	接口说明
`splice (const_iterator position, list& x)`	将x链表剪切到position位置
`remove(const value_type& val)`	从容器中删除所有比较等于 val 的元素
`unique()`	删除list中的重复元素(注意:要先对list中的元素排序)
`merge (list& x)`	通过将 x 各自排序位置的所有元素传输到容器中，将 x 合并到列表中（两个容器都已排序）
`sort (Compare comp)`	将list中的元素按Compare方式进行排序
`reverse()`	逆置链表

举例:

cpp 复制代码

int main()
{
	list<int> lt1 = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	list<int> lt2 = { 10,20,30,40,50,60 };
	lt1.splice(find(lt1.begin(), lt1.end(), 5), lt2);
	cout << "lt1:";
	for (const auto& e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "lt2:";
	for (const auto& e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "remove 9:";
	lt1.remove(9);
	for (const auto& e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

输出结果:

lt1:1 2 3 4 10 20 30 40 50 60 5 6 7 8 9

lt2:

remove 9:1 2 3 4 10 20 30 40 50 60 5 6 7 8

至此,list中的基本操作就全部介绍完了, 观众老爷们点赞一下吧!