• 【C++】STL详解（五）—— list的介绍及使用

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    上一篇博客：【C++】C++STL详解（四）—— vector的模拟实现

    文章目录

    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。它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。
    2.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。
    3.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。

    list的使用

    list的定义方式

    一： 构造一个某类型的空容器。

    list<int> lt1; //构造int类型的空容器

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    二： 构造一个含有n个val的某类型容器。

    list<int> lt2(10, 2); //构造含有10个2的int类型容器

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    三： 拷贝构造某类型容器的复制品。

    list<int> lt3(lt2); //拷贝构造int类型的lt2容器的复制品

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    四： 使用迭代器拷贝构造某一段内容。

    string s("hello world");
list<char> lt4(s.begin(),s.end()); //构造string对象某段区间的复制品

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    五： 构造数组某段区间的复制品。

    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

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    list的插入和删除

    push_front和pop_front

    push_front函数用于头插一个数据，pop_front函数用于头删一个数据。

    #include 
#include 
using namespace std;

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

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    push_back和pop_back

    push_back函数用于尾插一个数据，pop_back函数用于尾删一个数据。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(0);
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //0 1 2 3
	lt.pop_back();
	lt.pop_back();
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;//0 1
	return 0;
}

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    insert

    list当中的insert函数支持三种插入方式：

    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）。

    #include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	list<int>::iterator pos = find(lt.begin(), lt.end(), 2);
	lt.insert(pos, 9); //在2的位置插入9
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //1 9 2 3
	pos = find(lt.begin(), lt.end(), 3);
	lt.insert(pos, 2, 8); //在3的位置插入2个8
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //1 9 2 8 8 3
	vector<int> v(2, 7);
	pos = find(lt.begin(), lt.end(), 1);
	lt.insert(pos, v.begin(), v.end()); //在1的位置插入2个7
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //7 7 1 9 2 8 8 3
	return 0;
}

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    注： 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寻找指定值的位置，并返回该位置的迭代器。

    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。

    #include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	list<int>::iterator pos = find(lt.begin(), lt.end(), 2);
	lt.erase(pos); //删除2
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //1 3 4 5
	pos = find(lt.begin(), lt.end(), 4);
	lt.erase(pos, lt.end()); //删除4及其之后的元素
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //1 3
	return 0;
}

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    list的迭代器使用

    begin和end

    通过begin函数可以得到容器中第一个元素的正向迭代器，通过end函数可以得到容器中最后一个元素的后一个位置的正向迭代器。

    正向迭代器遍历容器：

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt(10, 2);
	//正向迭代器遍历容器
	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

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    rbegin和rend

    通过rbegin函数可以得到容器中最后一个元素的反向迭代器，通过rend函数可以得到容器中第一个元素的前一个位置的反向迭代器。

    反向迭代器遍历容器：

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt(10, 2);
	//反向迭代器遍历容器
	list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
	while (rit != lt.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

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    list的元素获取

    front和back

    front函数用于获取list容器当中的第一个元素，back函数用于获取list容器当中的最后一个元素。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	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
	return 0;
}

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    list的大小控制

    size

    size函数用于获取当前容器当中的元素个数。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	cout << lt.size() << endl; //4
	return 0;
}

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    resize

    resize的两种情况：

    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。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt(5, 3);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //3 3 3 3 3
	lt.resize(7, 6); //将size扩大为7，扩大的值为6
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //3 3 3 3 3 6 6
	lt.resize(2); //将size缩小为2
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //3 3
	return 0;
}

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    empty

    empty函数用于判断当前容器是否为空。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt;
	cout << lt.empty() << endl; //1
	return 0;
}


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    clear

    clear函数用于清空容器，清空后容器的size为0。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt(5, 2);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //2 2 2 2 2
	cout << lt.size() << endl; //5
	lt.clear(); //清空容器
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //(无数据)
	cout << lt.size() << endl; //0
	return 0;
}

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    list的操作函数

    sort

    sort函数可以将容器当中的数据默认排为升序。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(7);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(9);
	lt.push_back(6);
	lt.push_back(0);
	lt.push_back(3);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //4 7 5 9 6 0 3
	lt.sort(); //默认将容器内数据排为升序
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //0 3 4 5 6 7 9
	return 0;
}

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    注意:算法库里面的·sort(快排)要求物理空间是连续的，vector,string可以用；但list不行，需要自己写；数据量大的时候，其实list的sort价值不大，不如直接拷贝到vector的sort排好后再拷贝回来

    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。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt1(4, 2);
	list<int> lt2(4, 6);
	lt1.splice(lt1.begin(), lt2); //将容器lt2拼接到容器lt1的开头
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //6 6 6 6 2 2 2 2 

	list<int> lt3(4, 2);
	list<int> lt4(4, 6);
	lt3.splice(lt3.begin(), lt4, lt4.begin()); //将容器lt4的第一个数据拼接到容器lt3的开头
	for (auto e : lt3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //6 2 2 2 2 

	list<int> lt5(4, 2);
	list<int> lt6(4, 6);
	lt5.splice(lt5.begin(), lt6, lt6.begin(), lt6.end()); //将容器lt6的指定迭代器区间内的数据拼接到容器lt5的开头
	for (auto e : lt5)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //6 6 6 6 2 2 2 2
	return 0;
}

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    注意： 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）

    remove

    remove函数用于删除容器当中特定值的元素。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //1 4 3 3 2 2 3
	lt.remove(3); //删除容器当中值为3的元素
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //1 4 2 2
	return 0;
}

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    remove_if

    remove_if函数用于删除容器当中满足条件的元素。

    #include 
#include 
using namespace std;

bool single_digit(const int& val)
{
	return val < 10;
}
int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(10);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(7);
	lt.push_back(18);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(9);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //10 4 7 18 2 5 9
	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; //10 18
	return 0;
}

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    unique

    unique函数用于删除容器当中连续的重复元素。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //1 4 3 3 2 2 3
	lt.sort(); //将容器当中的元素排为升序
	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 4
	return 0;
}

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    注意： 若想使用unique函数做到真正的去重，还需在去重前对容器内元素进行排序。

    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）

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(8);
	lt1.push_back(1);
	list<int> lt2;
	lt2.push_back(6);
	lt2.push_back(2);
	lt2.push_back(9);
	lt2.push_back(5);
	lt1.sort(); //将容器lt1排为升序
	lt2.sort(); //将容器lt2排为升序
	lt1.merge(lt2); //将lt2合并到lt1当中
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //1 2 3 5 6 8 9 
	return 0;
}


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    reverse

    reverse函数用于将容器当中元素的位置进行逆置。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	lt.reverse(); //将容器当中元素的位置进行逆置
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //5 4 3 2 1 
	return 0;
}


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    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。

    #include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<char> lt(3, 'a');
	lt.assign(3, 'b'); //将新内容分配给容器，替换其当前内容
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //b b b
	string s("hello world");
	lt.assign(s.begin(), s.end()); //将新内容分配给容器，替换其当前内容
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //h e l l o   w o r l d
	return 0;
}

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    swap

    swap函数用于交换两个容器的内容。

    #include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	list<int> lt1(4, 2);
	list<int> lt2(4, 6);
	lt1.swap(lt2); //交换两个容器的内容
	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //6 6 6 6
	for (auto e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl; //2 2 2 2
	return 0;
}

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    总结：

    今天我们比较详细地完成了list类的学习，了解了一些有关的底层原理。接下来，我们将进行STL中list类的模拟实现。希望我的文章和讲解能对大家的学习提供一些帮助。

    当然，本文仍有许多不足之处，欢迎各位小伙伴们随时私信交流、批评指正！我们下期见~

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