C++SLT（三）——list

一期一祈^2025-02-06 20:30

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一、list的介绍

  1. list是一种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结点当中，在结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，只能进行单方向迭代。
    与其他容器相比，list通常在任意位置进行插入、删除元素的执行效率更高。
  4. list和forward_list最大的缺陷是不支持在任意位置的随机访问，其次，list还需要一些额外的空间，以保存每个结点之间的关联信息（对于存储的类型较小元素来说这可能是一个重要的因素）。

二、list的使用

list的定义方式

构造函数 接口说明
list() 构造空的list
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 (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
cpp 复制代码 
void test_list()
{
	//构造int类型的空容器
	list<int> lt1;			

	// 构造一个含有n个val的某类型容器
	list<int> lt2(5, 2);

	//拷贝构造某类型容器
	list<int> lt3(lt2);

	//使用迭代器拷贝构造某一段内容
	string str("hello world");
	list<char> lt4(str.begin(), str.end());				//构造string对象某段区间的复制品

	//构造数组某段区间的复制品
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	list<int> lt5(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
}

三、list的插入和删除

函数声明 接口说明
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
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
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

push_back和pop_back

cpp 复制代码 
void test1_list()
{
	//push_back()和pop_back(),两种循环都可以
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	auto it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";			//1 2 3 4
		++it;
	}
	cout << endl;

	lt.pop_back();
	lt.pop_back();
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";			//1 2
	}
	cout << endl;
}

push_front和pop_front

cpp 复制代码 
void test2_list()
{
	//push_front和pop_front,通常用范围for方便一点
	list<int> lt1;
	lt1.push_front(1);
	lt1.push_front(2);
	lt1.push_front(3);
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";			//3 2 1
	}
	cout << endl;
	
	lt1.pop_front();
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";			//2 1
	}
	cout << endl;
}

insert

  1. 在指定迭代器位置插入一个数。
  2. 在指定迭代器位置插入n个值为val的数。
  3. 在指定迭代器位置插入一段迭代器区间（左闭右开）。
cpp 复制代码 
void test3_list()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);


	//5前插入17
	//v.insert(v.begin() + 5, 17);		//顺序表的话迭代器开头+5就可以插入
	auto it = lt.begin();				//链表，1.类似指针指到5前，2.插入
	for (size_t i = 0; i < 5; i++)		
	{
		++it;
	}
	lt.insert(it,17);					
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";				//1 2 3 4 5 17
	}
	cout << endl;
	
	//在指定的数前插入，例如在4前插入100，使用find找到该数
	it = find(lt.begin(), lt.end(), 4);
	if (it != lt.end())
	{
		lt.insert(it, 100);
	}
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";				//1 2 3 100 4 5 17
	}
	cout << endl;
}

find函数是头文件"algorithm"当中的一个函数，该函数在指定迭代器区间（左闭右开）寻找指定值的位置，并返回该位置的迭代器。

cpp 复制代码 
template<class InputIterator, class T>
 InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val)
{
 while (first!=last) {
   if (*first==val) return first;
   ++first;
 }
 return last;
}

erase

list当中的erase函数支持两种删除方式：

  1. 删除指定迭代器位置的元素。
  2. 删除指定迭代器区间（左闭右开）的所有元素。
cpp 复制代码 
void test4_list()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(6);
	lt.push_back(7);

	auto it = find(lt.begin(), lt.end(), 3);
	lt.erase(it);								//删除3
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";						//1 2 4 5 6 7
	}
	cout << endl;

	it = find(lt.begin(), lt.end(), 5);
	lt.erase(it, lt.end());						//删除5后所有元素(左闭右开)
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";						//1 2 4
	}
	cout << endl;
}

四、list的迭代器使用

函数声明 接口说明
begin + end 返回第一个元素的迭代器+返回最后一个有效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，返回最后一个有效元素下一个位置的reverse_iterator,即begin位置
cpp 复制代码 
void test5_list()
{
	//正向迭代器遍历容器
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	//list<int>::iterator it = lt.begin();
	auto it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";				//1 2 3 4
		++it;
	}
	cout << endl;

	//反向迭代器遍历容器
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(4);
	auto rit = lt1.rbegin();
	while (rit != lt1.rend())
	{
		cout << *rit << " ";			//4 3 2 1
		++rit;
	}
	cout << endl;
}

五、list的元素获取

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
cpp 复制代码 
void test6_list()
{

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

六、list的大小控制

函数声明 接口说明
size 返回list中有效节点的个
resize 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。
empty 检测list是否为空，是返回true，否则返回false
clear 清空list中的有效元素
cpp 复制代码 
void test7_list()
{
	//size获取当前容器当中的元素个数
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	cout << lt.size() << endl;			//4


	//resize扩容(可赋值)或缩容
	list<int> lt1(5, 2);
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";				//2 2 2 2 2
	}
	cout << endl;

	lt1.resize(8, 5);					//将size扩大为8，扩大的值为5
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";				//2 2 2 2 2 5 5 5
	}
	cout << endl;

	lt1.resize(3);						//将size缩小为3
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";				//2 2 2
	}
	cout << endl;


	//empty判断是否为空，没元素返回1，有元素返回0
	list<int> lt2;
	cout << lt2.empty() << endl;		//1
	cout << lt1.empty() << endl;		//0


	//clear清空容器(size元素)
	list<int> lt4(5, 2);
	for (auto e : lt4)
	{
		cout << e << " ";				//2 2 2 2 2
	}
	cout << endl;						
	cout << lt4.size() << endl;			//5

	lt.clear();							//清空容器
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";				//(无数据)
	}
	cout << endl;								
	cout << lt.size() << endl;			//0
}

七、list的操作函数

函数声明 接口说明
sort 将容器当中的数据默认排为升序
reverse 将容器当中元素的位置进行逆置
splice 用于两个list容器之间的拼接
remove 用于删除容器当中特定值的元素
remove_if 用于删除容器当中满足条件的元素
unique 用于删除容器当中连续的重复元素
merge 将一个有序list容器合并到另一个有序list容器当中，使得合并后的list容器任然有序。（类似于归并排序）
assign 将新内容分配给容器，替换其当前内容
swap 交换两个容器的内容

sort和reverse

cpp 复制代码 
void test8_list()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(10);
	lt.push_back(20);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";					//1 2 3 4 10 20
	}
	cout << endl;
	
	lt.reverse();
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";					//20 10 4 3 2 1
	}
	cout << endl;
}

merge

merge函数用于将一个有序list容器合并到另一个有序list容器当中，使得合并后的list容器任然有序。（类似于归并排序）

cpp 复制代码 
void test10_list()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(17);
	lt.push_back(55);
	lt.push_back(32);
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(11);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(100);
	lt.sort();
	lt1.sort();
	lt.merge(lt1);						//将lt1合并到lt
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";				//3 11 17 32 55 100
	}
	cout << endl;
}

remove

remove函数用于删除容器当中特定值的元素。

cpp 复制代码 
void test9_list()
{
	int arr[] = { 12,65,32,11,22,11,3 };
	list<int> mylist(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
	mylist.remove(11);
	for (auto e : mylist)
	{
		cout << e << " ";				//12 65 32 22 3
	}
	cout << endl;
}

remove_if

remove_if函数用于删除容器当中满足条件的元素

cpp 复制代码 
bool single_digit(const int& val)
{
	return val < 10;
}
void test11_list()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(65);
	lt.push_back(33);
	lt.push_back(9);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(4);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;							//3 2 65 33 9 5 4
	lt.remove_if(single_digit);				//删除容器当中值小于10的元素
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;							//65 33
}

unique

unique函数用于删除容器当中连续的重复元素。

cpp 复制代码 
void test12_list()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(3);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;			//2 3 3 2 1 3 3
	lt.sort();				
	lt.unique();			//删除容器当中连续的重复元素
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;			//1 2 3 
}

assign

assign函数用于将新内容分配给容器，替换其当前内容，新内容的赋予方式有两种：

  1. 将n个值为val的数据分配给容器。
  2. 将所给迭代器区间当中的内容分配给容器。
cpp 复制代码 
void test13_list()
{
	list<char> lt(3, 's');
	lt.assign(4, 'a');						//将新内容分配给容器，替换其当前内容
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";					//a a a a
	}
	cout << endl;
	string str("hello word");
	lt.assign(str.begin(), str.end());		//将新内容分配给容器，替换其当前内容
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";					//h e l l o   w o r d
	}
	cout << endl;
}

swap

cpp 复制代码 
void test14_list()
{
	list<int> lt1(5, 2);
	list<int> lt2(2, 6);
	lt1.swap(lt2);				 //交换两个容器的内容
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;				//6 6

	for (auto e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;				//2 2 2 2 2
}
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