【C++】list常见用法

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一、list的介绍

在C++中，std::list 是一种双向链表数据结构，属于C++标准模板库（STL）中的容器之一。与std::vector相比，std::list在某些操作上有不同的性能特点，尤其是在频繁的插入和删除操作时具有优势。

list的主要特点

1. 双向链表：std::list 是一个双向链表，意味着每个元素都有指向前后元素的指针。与数组不同，它不是连续的内存块。
2. 高效的插入和删除：在链表中，插入和删除元素只需要修改指针，因此在任意位置插入或删除元素的效率较高，特别是当操作位置已知时（O(1)时间复杂度）。
3. 不支持随机访问：与std::vector不同，std::list不支持通过索引直接访问元素（不能通过list[i]的方式访问）。如果要访问某个元素，通常需要使用迭代器来逐个遍历，效率为O(n)。

二、list的使用

list的构造

构造的list中包含n个值为val的元素

list<int> l1(5, 1);

构造空的list

list<int> l2;

拷贝构造函数

list<int> l3(5,3);
list<int> l4(l3);
paint_list(l4);

用（first，list）区间的元素构造list

vector<int> v4{ 1,2,3,4,5 };
list<int> l4(v4.begin(), v4.end());
paint_list(l4);

list的迭代器使用

begin和end返回第一个元素的迭代器+返回最后一个元素下一个位置的迭代器

rbegin和rend，rbegin是容器里的最后一个元素，rend是容器里的第一个元素。相当于begin+end迭代器反了过来。

list<int> l5{ 1,2,3,4,5 };
list<int> l6(l5.begin(), l5.end());
list<int> l7(l5.rbegin(), l5.rend());
paint_list(l6);
paint_list(l7);

list的空间问题

判空

list<int> l6(5, 6);
list<int> l7;
cout<<l6.empty()<<endl;
cout<<l7.empty()<<endl;

返回list中有效节点

list<int> l7(5, 7);
cout << l7.size() << endl;

list的元素访问

返回第一个节点中值的引用
返回list的最后一个节点中值的引用

list<int> l8{ 1,2,3,4,5 };
cout << l8.front() << endl;
cout << l8.back() << endl;

list的插入与删除

在list首元素前插入值为val的元素

list<int> l9(5, 9);
l9.push_front(1);
paint_list(l9);

删除list中的第一元素

list<int> l10{ 1,2,3,4,5 };
l10.pop_front();
paint_list(l10);

在list尾部插入值为val的元素

list<int> l11{ 1,2,3,4,5 };
l11.push_back(6);
paint_list(l11);

删除list中最后一个元素

list<int> l12{ 1,2,3,4,5 };
l12.pop_back();
paint_list(l12);

在pop位置插入值为val的元素

list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
lt.push_back(6);

for (auto e : lt)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;

auto it = lt.begin();
int k = 3;
while (k--)
{
	++it;
}

lt.insert(it, 30);

for (auto e : lt)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;

删除pos位置的元素

list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
lt.push_back(6);

for (auto e : lt)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;

auto it = lt.begin();
int k = 3;
while (k--)
{
	++it;
}

lt.erase(it);

for (auto e : lt)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;

交换两个list中的元素

list<int> l15(15, 7);
list<int> l16(15, 8);
paint_list(l15);
paint_list(l16);

swap(l15, l16);
paint_list(l15);
paint_list(l16);

清理list中的有效元素

list<int> l16(15, 7);
paint_list(l16);
l16.clear();
paint_list(l16);

迭代器失效问题

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 。

void TestListIterator1 ()
{
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
void TestListIterator ()
{
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);
}
}  

list和vector对比