从零掌握 List：高效操作与性能优化实战

一叶之秋14122025-12-16 9:44

hello,家人们,今天咱们来介绍list相关的操作,好啦,废话不多讲,开干.

1:list的介绍

2:list的使用

2.1:list的构造

2.2:list的插入与删除

2.2.1:push_front与pop_front

2.2.2:push_back与pop_back

2.2.3:insert

2.2.4:erase

2.3:list的迭代器使用

2.3.1:begin与end

2.3.2:rbegin与rend

2.4:list的元素获取

2.4.1:front与back

2.5:list的大小控制

2.5.1:size与empty与clear

2.5.2:resize

2.6:list的操作函数

2.6.1:sort

代码1

代码2

2.6.2:splice

2.6.3:remove与remove_if

2.6.4:unique与merge

2.6.5:reverse与swap

2.6.6:assign

1:list的介绍

  • 1. 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。
  • 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。
  • 3. list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。
  • 4. 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。
  • 5. 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)

2:list的使用

2.1:list的构造

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
void ConstructionAndCopyConstructor()
{

	list <int> lt1;
	list <int> lt2(5, 10); // 使用5个10初始化容器
	for (auto  e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;	
	list <int> lt3(lt2); // 拷贝构造函数
	for (auto e : lt3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	list <int> lt4(lt2.begin(), lt2.end()); // 迭代器区间初始化
	for (auto e : lt4)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(int);
	list<int> lt5(arr, arr + sz); //构造数组某段区间的复制品
	for (auto e : lt5)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	ConstructionAndCopyConstructor();
	return 0;
}

2.2:list的插入与删除

2.2.1:push_front与pop_front

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>

void InsertionAndDeletion()
{
	list<int> lt;
	lt.push_front(1);
	lt.push_front(2);
	lt.push_front(3);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt.pop_front();
	lt.pop_front();
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	InsertionAndDeletion();
	return 0;
}

2.2.2:push_back与pop_back

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
void InsertionAndDeletion()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	for (auto e : lt)
	{
	cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt.pop_back();
	lt.pop_back();
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	InsertionAndDeletion();
	return 0;
}

2.2.3: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 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>
void InsertAndErase()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	list<int>::iterator pos = lt.begin();
	lt.insert(pos, 25); // 在pos位置插入25
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt.insert(pos, 2, 5); // 在pos位置插入2个5
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	vector<int> v(2,6);
	lt.insert(pos, v.begin(), v.end()); // 在pos位置插入2个6
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	InsertAndErase();
	return 0;
}

2.2.4:erase

  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 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>


void InsertAndErase()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	list<int>::iterator pos = lt.begin();
	lt.insert(pos, 25); // 在pos位置插入25
	lt.insert(pos, 2, 5); // 在pos位置插入2个5
	vector<int> v(2,6);
	lt.insert(pos, v.begin(), v.end()); // 在pos位置插入2个6
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//在迭代器区间内寻找第一个值为3的元素并返回迭代器
	pos = find(lt.begin(), lt.end(), 3);
	lt.erase(pos); // 删除pos位置的元素
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//在迭代器区间内寻找第一个值为5的元素并返回迭代器
	pos = find(lt.begin(), lt.end(), 5);
	// 删除pos位置到末尾的所有元素
	lt.erase(pos, lt.end()); 
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	InsertAndErase();
	return 0;
}

2.3:list的迭代器使用

2.3.1:begin与end

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>

void TestIterator()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	// 正向迭代器
	cout << "正向迭代器遍历: ";
	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while(it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	TestIterator();
	return 0;
}

2.3.2:rbegin与rend

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>

void TestIterator()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	// 正向迭代器
	cout << "正向迭代器遍历: ";
	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while(it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	//反向迭代器
	cout << "反向迭代器遍历: ";
	list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
	while (rit != lt.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
}
int main()
{
	TestIterator();
	return 0;
}

2.4:list的元素获取

2.4.1:front与back

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>

void TestElementAndAcquisition()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(10);
	lt.push_back(20);
	list<int>::iterator pos = lt.begin();
	lt.insert(pos, 2, 8);
	cout << "第一个元素: " << lt.front() << endl;
	cout << "最后一个元素: " << lt.back() << endl;
}


int main()
{
	TestElementAndAcquisition();
	return 0;
}

2.5:list的大小控制

2.5.1:size与empty与clear

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>

void TestControlCapacity()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	vector<int> v(3, 5);
	//在尾部插入3个5
	lt.insert(lt.end(), v.begin(), v.end());
	cout << "当前元素个数: " << lt.size() << endl;
	cout << "是否为空: " << (lt.empty() ? "是" : "否") << endl;
	lt.clear();
	cout << "当前元素个数: " << lt.size() << endl;
	cout << "是否为空: " << (lt.empty() ? "是" : "否") << endl;
}
int main()
{
	TestControlCapacity();
	return 0;
}

2.5.2: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。
cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>
void TestControlCapacity()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.resize(5, 10);
	cout << "当前元素个数: " << lt.size() << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt.resize(3);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
}
int main()
{
	TestControlCapacity();
	return 0;
}

2.6:list的操作函数

2.6.1:sort

sort函数可以将容器当中的数据默认排为升序,不过效率比库中的sort要差很多.

代码1
cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>


void TestSort()
{
	srand(time(0));
	const int N = 1000000;

	list<int> lt1;
	list<int> lt2;

	vector<int> v;

	for (int i = 0; i < N; ++i)
	{
		auto e = rand() + i;
		lt1.push_back(e);
		v.push_back(e);
	}

	int begin1 = clock();
	//vector排序
	sort(v.begin(), v.end());
	int end1 = clock();

	int begin2 = clock();
	//sort的list排序
	lt1.sort();
	int end2 = clock();

	printf("vector sort:%d\n", end1 - begin1);
	printf("list sort:%d\n", end2 - begin2);
}
int main()
{
	//TestControlCapacity();
	TestSort();
	return 0;
}
代码2
cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>

void TestSort()
{

	srand(time(0));
	const int N = 1000000;

	list<int> lt1;
	list<int> lt2;

	for (int i = 0; i < N; ++i)
	{
		auto e = rand();
		lt1.push_back(e);
		lt2.push_back(e);
	}

	int begin1 = clock();
	// vector

	vector<int> v(lt2.begin(), lt2.end());
	// 
	sort(v.begin(), v.end());

	// lt2
	lt2.assign(v.begin(), v.end());

	int end1 = clock();

	int begin2 = clock();
	lt1.sort();
	int end2 = clock();

	printf("list copy vector sort copy list sort:%d\n", end1 - begin1);
	printf("list sort:%d\n", end2 - begin2);
}
int main()
{
	TestSort();
	return 0;
}

2.6.2:splice

splice函数用于两个list容器之间的拼接，其有三种拼接方式：

  1. 将整个容器拼接到另一个容器的指定迭代器位置。
  2. 将容器当中的某一个数据拼接到另一个容器的指定迭代器位置。
  3. 将容器指定迭代器区间的数据拼接到另一个容器的指定迭代器位置。
cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>

void TestSplice() 
{
	list<int> lt1(4, 2);
	list<int> lt2(4, 5);
	lt1.splice(lt1.begin(), lt2); // 将lt2整体插入到lt1的begin位置
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	list<int> lt3(4, 8);
	list<int> lt4(4, 9);
	// 将lt4的第一个元素插入到lt3的begin位置
	lt3.splice(lt3.begin(), lt4, lt4.begin());
	for (auto e : lt3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	list<int> lt5(4, 3);
	list<int> lt6(4, 4);
	lt5.splice(lt5.begin(), lt6, lt6.begin(), lt6.end()); // 将lt6的所有元素插入到lt5的begin位置
	for (auto e : lt5)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	TestSplice();
	return 0;
}

PS:容器当中被拼接到另一个容器的数据在原容器当中就不存在了。（实际上就是将链表当中的指定结点拼接到了另一个容器当中）

2.6.3:remove与remove_if

  • remove函数用于删除容器当中特定值的元素。
  • remove_if函数用于删除容器当中满足条件的元素。
cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>
void TestRemove()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(5);
	cout << "原始元素: ";
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt.remove(2); // 删除所有值为2的元素
	cout << "删除值为2后的元素: ";
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt.remove_if([](int val) {return val % 2 == 1; }); // 删除所有奇数元素
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	TestRemove();
	return 0;
}

2.6.4:unique与merge

  • unique函数用于删除容器当中连续的重复元素。
  • erge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 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>

void TestUniqueAndMerge()
{
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(3);
	cout << "原始元素: ";
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt1.unique(); // 删除相邻重复元素
	cout << "删除相邻重复元素后: ";
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	list<int> lt2;
	lt2.push_back(1);
	lt2.push_back(3);
	lt2.push_back(5);
	list<int> lt3;
	lt3.push_back(2);
	lt3.push_back(4);
	lt3.push_back(6);
	lt2.merge(lt3); // 将lt3合并到lt2，要求两个容器有序
	cout << "合并后的元素: ";
	for (auto e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	TestUniqueAndMerge();
	return 0;
}

2.6.5:reverse与swap

  • reverse函数用于将容器当中元素的位置进行逆置。
  • swap函数用于交换两个容器的内容。
cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>


void TestReverseAndSwap()
{
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	cout << "原始元素: ";
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt1.reverse(); // 反转容器元素
	cout << "反转后元素: ";
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	list<int> lt2;
	lt2.push_back(4);
	lt2.push_back(5);
	lt2.push_back(6);
	cout << "交换前lt1元素: ";
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "交换前lt2元素: ";
	for (auto e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	lt1.swap(lt2); // 交换两个容器的元素
	cout << "交换后lt1元素: ";
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "交换后lt2元素: ";
	for (auto e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	TestReverseAndSwap();
	return 0;
}

2.6.6: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 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <algorithm>
#include <vector>

void TestAssign()
{
	list<int> lt;
	lt.assign(5, 10);
	cout << "assign后元素: ";
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int> v = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	lt.assign(v.begin(), v.end()); // 使用v的元素填充容器
	cout << "assign后元素: ";
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	TestAssign();
	return 0;
}
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