【C++ STL】list容器的基本使用

List容器

list 是 C++ STL 中的双向链表容器，定义在 <list> 头文件中。它的核心特征是非连续内存存储，每个节点包含数据和指向前后节点的指针，因此擅长任意位置的高效插入 / 删除，但不支持随机访问。list 是对 vector/deque 的重要补充，适合频繁修改元素位置的场景。

底层结构：双向链表（每个节点 = 数据 + prev 指针 + next 指针），无中控数组 / 连续内存，节点分散在内存中。
优点
- 任意位置插入 / 删除：时间复杂度 O(1)（只需修改指针，无需移动元素，远优于 vector/deque 的 O(n)）；
- 两端操作：push_front/pop_front/push_back/pop_back 均为 O(1)；
- 迭代器稳定性：插入 / 删除元素后，除被删除节点的迭代器外，其他迭代器均不失效（vector 扩容后迭代器失效，deque 两端操作不失效但中间操作失效）。
缺点
- 无随机访问：无法用 []/at() 访问元素，只能通过迭代器遍历（访问第 n 个元素需 O(n) 时间）；
- 内存开销高：每个节点额外存储两个指针；
- 不支持 STL 随机访问算法（如 sort 需用自身成员函数，而非 <algorithm> 中的 sort）。

基本使用

使用 list 需包含 <list>，初始化方式与其他 STL 容器一致

c++ 复制代码

#include <list>

初始化

c++ 复制代码

// 1、空初始化，默认构造函数
list<int> l1;

// 2、初始化指定数量和初始化值
list<int> l2(10, 100);

// 3、拷贝构造函数
list<int> l3(l2);

// 4、迭代器范围初始化
int arr[] = { 0, 1, 2, 3, 4 , 5 };
list<int> l4(arr, arr + 5);

// 5、列表初始化（c++ 11）
list<int> l5 = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };

核心操作API

元素访问，无随机访问

list 仅支持通过 front()/back() 访问首尾元素，其他元素需迭代器遍历：

c++ 复制代码

list<int> lst = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };

// 元素访问
cout << lst.front() << " " << lst.back() << endl;

插入/删除

list的插入/删除是核心优势，尤其是中间位置的操作：

操作说明时间复杂度
push_front(val) 头部插入元素 O(1)

push_back(val) 尾部插入元素O(1)

pop_front() 删除头部元素O(1)

pop_back() 删除尾部元素O(1)

insert(pos, val) 在迭代器 pos 位置插入 valO(1)

insert(pos, n, val) 在 pos 位置插入 n 个 valO(n)

erase(pos) 删除 pos 位置的元素O(1)

erase(begin, end) 删除 [begin, end) 范围的元素O(n)

remove(val)删除所有值为 val 的元素O(n)

clear()清空所有元素O(n)

emplace(pos, args...)原地构造元素（C++11，避免拷贝，更高效）O(1)

emplace_front(args...)头部原地构造元素O(1)

emplace_back(args...)尾部原地构造元素O(1)

c++ 复制代码

	list<int> lst = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };

	// 头部插入
	lst.push_front(100);
	// 尾部插入
	lst.push_back(500);


	for (int i : lst )
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;

	// 删除头部元素
	lst.pop_front();

	// 删除尾部元素
	lst.pop_back();

	for (int i : lst)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;

	// 插入元素
	lst.insert(lst.begin(), 200);
	lst.insert(++lst.begin(), 2, 100);		// 在指定位置插入2个100

	// 删除元素
	lst.erase(--lst.end());

	for (int i : lst)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;

容量与其他操作

size()获取元素个数

empty()判断是否为空

resize(n, val)调整大小，不足补 val（默认 0）

reverse()反转链表（成员函数，O(n)）

sort()排序（成员函数，O(nlogn)，不支持 std::sort）

unique()去重（需先排序，删除连续重复元素）

merge(l2)合并两个已排序的 list（l2 会被清空）

splice(pos, l2)将 l2 所有元素插入到 pos 位置（l2 清空）

c++ 复制代码

list<int> lst = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };

// 排序，list必须使用对象方法
// 默认从小到大
lst.sort();

// 第一种方式大到小
lst.sort(greater<int>());

// 第二种方式
lst.sort([](int a, int b) {return a > b; });

遍历方式

list 仅支持双向迭代器（不能随机移动，只能 ++/--），遍历方式如下：

c++ 复制代码

list<int> lst = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };

// 迭代器
for (list<int>::iterator it = lst.begin(); it != lst.end(); it++)
{
	cout << *it << endl;
}

// C++ 11 增强for循环
for (int i : lst )
{
	cout << i << endl;
}

// for_each算法遍历
for_each(lst.begin(), lst.end(), [](int val) {
	
	cout << val << endl;
	
	});