list（下）

1.常用接口

1.1初始化与构造

std::list<int> l1;

创建一个空的双向链表，模板参数指定元素类型为int。

std::list<int> l2(5, 10);

创建包含5个元素的链表，每个元素初始化为10。

std::list<int> l3 = {1, 2, 3};

通过初始化列表构造链表，包含元素1、2、3。

---

1.2元素访问

l.front()

返回链表第一个元素的引用。若链表为空，行为未定义。

l.back()

返回链表最后一个元素的引用。若链表为空，行为未定义。

注意：std::list不提供随机访问接口（如operator[]），因链表结构不支持O(1)时间复杂度的随机访问。

---

1.3迭代器操作

l.begin() / l.end()

返回指向首元素和尾后位置的迭代器。

l.rbegin() / l.rend()

返回反向迭代器，用于逆序遍历。

示例遍历：

for (auto it = l.begin(); it != l.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

---

1.4插入与删除

l.push_back(10)

在链表末尾插入元素10。

l.push_front(20)

在链表头部插入元素20。

l.insert(it, 30)

在迭代器it指向的位置前插入30，返回新元素的迭代器。

l.pop_back()

删除末尾元素，链表为空时行为未定义。

l.pop_front()

删除头部元素，链表为空时行为未定义。

l.erase(it)

删除迭代器it指向的元素，返回下一个有效迭代器。

---

1.5容量操作

l.empty()

判断链表是否为空，时间复杂度O(1)。

l.size()

返回元素数量，C++11起保证为O(1)，早期实现可能为O(n)。

l.resize(10)

调整链表大小为10，不足时用默认值填充，多余元素被删除。

---

1.6特殊操作

l.splice(it, other_list)

将other_list的所有元素移动到当前链表的it位置前，other_list变为空。

l.sort()

对链表进行排序，默认升序。可传入比较函数：

l.sort(std::greater<int>()); // 降序排序

l.merge(other_list)

合并两个已排序链表，结果保存在当前链表，other_list变为空。

l.unique()

删除连续重复元素。可传入二元谓词判断重复条件。

---

1.7示例代码

#include <iostream>
#include <list>

int main() {
    std::list<int> l = {5, 3, 1};
    l.push_back(7);      // 5, 3, 1, 7
    l.push_front(2);     // 2, 5, 3, 1, 7
    l.sort();            // 1, 2, 3, 5, 7
    
    auto it = l.begin();
    std::advance(it, 2);
    l.insert(it, 4);     // 1, 2, 4, 3, 5, 7
    
    l.remove_if([](int x) { return x % 2 == 0; }); // 删除偶数
    
    for (int x : l) {
        std::cout << x << " ";  // 输出: 1 3 5 7
    }
}

2.对比list和vector

2.1详细对比表

特性	vector (动态数组)	list (双向链表)
内存结构	连续内存	分散节点，每个节点存数据 + 前后指针
随机访问	支持 O (1) ，直接用 [] / at()	不支持，只能从头 / 尾遍历
头部插入	慢 O (n)，需要移动所有元素	快 O (1)
尾部插入	快 O (1)（偶尔扩容）	快 O (1)
中间插入 / 删除	慢 O (n)，需要移动数据	快 O (1)（已知迭代器时）
迭代器失效	插入 / 删除容易失效	只有删除节点失效，其他不受影响
内存占用	小（紧凑）	大（每个节点多存两个指针）
缓存效率	高（连续内存，CPU 缓存友好）	低（跳跃访问，缓存不命中）
适用场景	读多、尾部增删、需要随机访问	频繁中间插入 / 删除、不需要随机访问

2.2关键功能差异详解

vector ✅ 支持随机访问

vector<int> v = {1,2,3};
cout << v[1];   // 直接访问，超快

list ❌ 不支持随机访问

list<int> l = {1,2,3};
// cout << l[1];  报错！没有[]运算符

想访问中间元素必须遍历，效率极低。

2.3插入 / 删除速度

vector：尾部 push_back：极快 中间 / 头部插入：很慢（要移动后面所有元素）
list：任意位置插入 / 删除：都很快（只改指针，不移动数据）

2.4. 迭代器失效

vector：扩容 / 插入 / 删除 → 很多迭代器直接失效
list：只有被删除的那个节点迭代器失效，其他都安全。

谢谢