List--链表 - 技术栈

一、链表

1.1 什么是List？

在C语言中，我们需要使用结构体struct来进行List(链表）的实现：

cpp 复制代码

struct ListNode
{
	DataType Data;//DataType是任意类型的变量定义
	struct ListNode* next;//指向下一个结点的指针变量
};

与之前的vector不一样，List的存储是随机存储，不是一段的连续的空间，既然不是一段连续的空间，那就不能使用下标进行访问。在C++中可以直接使用list容器：

列表是序列容器，允许对序列中任意位置的恒定时间插入和擦除作，以及双向迭代。

1.2 list的构造

与vector一样，list的构造函数也是四个：

cpp 复制代码

list<int> l1;                         // 构造空的l1
list<int> l2(4, 100);                 // l2中放4个值为100的元素
list<int> l3(l2.begin(), l2.end());  // 用l2的[begin(), end()）左闭右开的区间构造l3
list<int> l4(l3);                    // 用l3拷贝构造l4

1.3 list的iterator的使用

在不清楚迭代器的本质之前，我们可以把迭代器看做一个指针，该指针指向list中的某个结点。

**begin():**返回一个迭代器，该迭代器指向列表容器中的第一个元素。

end(): 返回最后一个元素下一个位置的迭代器

迭代器的使用可以快速访问某个结点，begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动：

cpp 复制代码

list<int> l5 = { 1,2,3,4,5 };
list<int>::iterator it = l5.begin();
while (it != l5.end())
{
	cout << *it << " ";
	++it;
}
cout << endl;

// C++11范围for的方式遍历
for (auto& e : l5)
	cout << e << " ";

cout << endl;

1.4 List中接口说明

1.4.1 容量(capacity)

**empty():**判断是否为空，即list是否为空：

cpp 复制代码

list<int> l5 = { 1,2,3,4,5 };
list<int>::iterator it = l5.begin();
while (! l5.empty())
{
	cout << l5.front() << " ";
	l5.pop_front();
}
cout << endl;

**size():**返回list中有效节点的数量：

cpp 复制代码

list<int> l5 = { 1,2,3,4,5 };
cout << l5.size() << endl;

1.4.2 list element access

**front():**返回list的第一个节点中值的引用:

cpp 复制代码

list<int> l5 = { 1,2,3,4,5 };
cout << l5.front() << endl;

**back():**返回list的最后一个节点中值的引用:

cpp 复制代码

list<int> l5 = { 1,2,3,4,5 };
cout << l5.back() << endl;

1.4.3 list modiﬁers

**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:

**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:

**insert():**在list position 位置中插入值为val的元素:

cpp 复制代码

	list<int> l5 = { 1,2,3,4,5 };
	//inster(8,l5.begin());
	auto it = l5.begin();
	++it;       // it points now to number 2         
	l5.insert(it, 10);                        // 1 10 2 3 4 5
	// "it" still points to number 2               
	l5.insert(it, 2, 20);                     //1 10 20 20 2 3 4 5

插入时可以使用迭代器来进行位置插入，有三个构造函数：

cpp 复制代码

l5.insert(it, 10);        // 在该位置插入一个                       
l5.insert(it, 2, 20);     // 在该位置插入多个               
std::vector<int> myvector(2, 30);
l5.insert(it, myvector.begin(), myvector.end());//在该位置插入另一种结构的迭代器

**erase():**删除list position位置的元素:

1.5 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。

cpp 复制代码

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;
}

改正：

cpp 复制代码

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);
   }

1.6 list解释

所学的list底层是一个双向带头循环的链表，如图：

1.7 list与vector的对比

下去我们需要模拟实现list哦，需要明白底层原理，可以让我们更加清楚的使用容器。