C++STL容器之list

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#c++ #list #stl #容器

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目录

一、基本概念

3、基本结构

4、list优缺点

二、构造函数

三、赋值和交换

四、大小操作

五、插入和删除

六、数据存取

七、反转和排序

八、排序案例

一、基本概念

1、功能

将数据进行链式存储

2、链表

链表是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的
链表的组成：由一系列的结点组成
结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域
链表优点：在任意位置插入删除效率高 ,时间复杂度O(1)；按需申请释放空间
链表缺点：不支持随机访问(用下标访问), 意味着: 一些排序 , 二分查找等在这种结构上不适用；链表存储一个值, 同时要存储链接指针, 也有一定的消耗

双向循环链表：

3、基本结构

STL中的链表是一个双向循环链表
由于链表的存储方式不是连续的存储空间，所以链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器

4、list优缺点

list优点：

采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要大量移动元素

list缺点：

链表灵活，但是空间（指针域）和时间（遍历）额外消耗大

list在进行插入和删除操作都不会造成原有list迭代器失效，这在vector是不成立的

二、构造函数

1、函数

list构造方式和其他几个STL常用容器基本相同

list<T> lst; //采用模板实现类实现，默认构造函数

list(beg，end); //将[beg,end]区间中的元素拷贝给本身

list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身

list(const list &lst); //拷贝构造函数

2、测试

#include<list>
//list构造函数
void printList(list<int>& L) {
	for (list<int>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}
void Test01() {
	list<int> L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);//10 20 30 40

	//通过区间方式
	list<int> L2(L1.begin(),L1.end());
	printList(L2);//10 20 30 40
	//拷贝构造
	list<int> L3(L2);
	printList(L3);//10 20 30 40

	list<int> L4(4,1000);
	printList(L4);//1000 1000 1000 1000
}
int main() {
	Test01();
	return 0;
}

三、赋值和交换

1、函数

assign(beg,end); //将[beg，end]区间中的数据拷贝赋值给本身

assign(n,elem); //将n个elem拷贝赋值给本身

list& operator=(const list &lst); //重载等号运算符

swap(lst); //将lst与本身元素互换

2、测试

#include<list>
//list赋值和交换
void printList(const list<int>& L) {
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}
//赋值
void Test02() {
	list<int> L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);//10 20 30 40

	list<int> L2;
	L2 = L1;
	printList(L2);//10 20 30 40

	list<int> L3;
	L3.assign(L2.begin(),L2.end());
	printList(L3);//10 20 30 40

	list<int> L4(4, 100);
	printList(L4);//100 100 100 100
}
//交换
void Test03() {
	list<int> L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	
	list<int> L2(4,100);
	cout << "交换前:" << endl;
	printList(L1);//10 20 30 40
	printList(L2);100 100 100 100

	L1.swap(L2);
	cout << "交换后:" << endl;
	printList(L1);//100 100 100 100
	printList(L2);//10 20 30 40
}
int main() {
	Test02();
	Test03();
	return 0;
}

四、大小操作

1、函数

empty(); //判断容器是否为空

size(); //返回容器中元素的个数

resize(int num);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置；若容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

resize(int num,elem);// 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem填充新位置；若容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

2、测试

#include<list>
//list大小操作
void printList(const list<int>& L) {
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}
void Test04() {
	list<int> L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);//10 20 30 40
	
	if (L1.empty()) {
		cout << "L1为空" << endl;
	}
	else {
		cout << "L1不为空" << endl;
		cout <<"L1的元素个数:" << L1.size() << endl;
	}

	//重新指定大小
	L1.resize(10);
	printList(L1);//10 20 30 40 0 0 0 0 0 0

	L1.resize(15,100);
	printList(L1);//10 20 30 40 0 0 0 0 0 0 100 100 100 100 100

	L1.resize(2);
	printList(L1);//10 20 
}

int main() {
	Test04();
	return 0;
}

五、插入和删除

1、函数：

pos,bdg,end均为迭代器指向位置

两端插入删除

push_back(elem); //在容器尾部插入一个元素
pop_back(elem); //删除容器中最后一个元素
push_front(); //在容器头部插入一个元素
pop_front(); //删除容器中第一个元素

任意位置插入删除

insert(pos,elem); //在pos位置插入elem的拷贝,返回新数据的位置
insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据,无返回值
insert(pos,beg,end);   //在pos位置插入[beg,end]区间的数据,无返回值
erase(beg,end); //删除[beg,end]区间的数据,返回下一个数据的位置
erase(pos);   //删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置

clear();   //移除容器的所有数据

remove(elem); //删除容器中所有与elem值匹配的数据

2、测试

#include<list>
//list插入和删除
void printList(const list<int>& L) {
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}
void Test05() {
	list<int> L1;
	//尾插
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	//头插
	L1.push_front(100);
	L1.push_front(200);
	L1.push_front(300);
	printList(L1);//300 200 100 10 20 30
	//尾删
	L1.pop_back();
	printList(L1);//300 200 100 10 20
	//头删
	L1.pop_front();
	printList(L1);//200 100 10 20

	//insert插入
	//L1.insert(L1.begin(), 1000);
	//printList(L1);//1000 200 100 10 20
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	it++;
	L1.insert(it, 1000);//参数迭代器是可以移动的
	printList(L1);//200 1000 100 10 20

	//删除
	it = L1.begin();
	L1.erase(++it);
	printList(L1);//200 100 10 20

	//移除
	L1.push_back(10000);
	printList(L1);//200 100 10 20 10000
	L1.remove(10000);
	printList(L1);//200 100 10 20 
	/*如果list中有多个elem值,那么执行完remove(elem)之后,所有的elem都会被删除*/
	L1.push_back(10000);
	L1.push_back(10000);
	L1.push_back(10000);
	printList(L1);//200 100 10 20 10000 10000 10000
	L1.remove(10000);
	printList(L1);//200 100 10 20

	//清空
	L1.clear();
	printList(L1);
}
int main() {
	Test05();
	return 0;
}

六、数据存取

1、函数

因为list本质上是一个链表，不是用连续的存储空间存储数据，因此不能用[]或at方式访问数据

front(); //返回第一个元素

back(); //返回最后一个元素

验证list迭代器是不支持随机访问的
list<int>::iterator it = L1.begin();
//支持双向,++和--都可
it++;//it=it+1;/it=it+2;都是错误写法,不支持随机访问
it--;//it=it-1;/it=it-2;都是错误写法,不支持随机访问

2、测试

#include<list>
//list数据存取
void printList(const list<int>& L) {
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}
void Test06() {
	list<int> L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);
	cout << "第一个元素为:" << L1.front()<<endl;
	cout << "最后一个元素为:" << L1.back() << endl;
	//验证迭代器是不支持随机访问的
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	//支持双向,++和--都可
	it++;//it=it+1;/it=it+2;都是错误写法,不支持随机访问
	it--;//it=it-1;/it=it-2;都是错误写法,不支持随机访问
}
int main() {
	Test06();
	return 0;
}

七、反转和排序

1、函数

reverse(); //反转链表

sort(); //链表排序，默认为从小到大升序，也可指定为降序

sort（）是一个成员函数

2、测试

#include<list>
//list反转和排序
void printList(const list<int>& L) {
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}
bool myCompare(int v1,int v2) {
	//降序 让第一个数>第二个数
	return v1 > v2;
}
void Test07() {
	list<int> L1;
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(50);
	L1.push_back(40);
	L1.push_back(30);
	cout << "反转前:";
	printList(L1);//20 10 50 40 30
	//反转
	L1.reverse();
	cout << "反转后:";
	printList(L1);//30 40 50 10 20
	//排序 默认为升序
	L1.sort();
	cout << "排序后:";
	printList(L1);//排序后:10 20 30 40 50
	//所有不支持随机访问的迭代器的容器,不可以使用标准算法,它的内部会提供对应一些算法
	//sort(L1.begin(),L1.end());不可以这样写,会报错的,因为list是不支持随机访问迭代器的容器
	
	//指定为降序
	L1.sort(myCompare);
	printList(L1);//50 40 30 20 10
}
int main() {
	Test07();
	return 0;
}

所有不支持随机访问的迭代器的容器,不可以使用标准算法,它的内部会提供对应一些算法

八、排序案例

测试

将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高；

排序规则：按照年龄升序，如果年龄相同则按照身高进行降序

#include<list>
#include<string>
//list排序案例--对自定义数据类型进行排序
//排序规则：按照年龄升序，如果年龄相同则按照身高进行降序 
class Person {
public:
	string m_Name;//姓名
	int m_Age;//年龄
	int m_Height;//身高
	Person(string name, int age, int height) {
		this -> m_Name = name;
		this->m_Age = age;
		this->m_Height = height;
	}
};
//指定排序规则:按照年龄升序，如果年龄相同则按照身高进行降序 
bool ComparePerson(Person &p1, Person& p2) {
	if (p1.m_Age == p2.m_Age) {//年龄相同则按照身高进行降序 
		return p1.m_Height > p2.m_Height;
	}
	else {//年龄升序
		return p1.m_Age < p2.m_Age;
	}
}
void Test08(){
	list<Person> L;
	//准备数据
	Person p1("刘晨",19,167);
	Person p2("王敏",20,194);
	Person p3("张立",21,185);
	Person p4("李四",19,193);
	Person p5("张三",19,175);
	Person p6("王五",25,177);
	//插入数据
	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);
	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名:" << (*it).m_Name << "年龄:" << (*it).m_Age << "身高:" << (*it).m_Height << endl;
	}
	//排序
	cout << "排序后:" << endl;
	L.sort(ComparePerson);
	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名:" << (*it).m_Name << "年龄:" << (*it).m_Age << "身高:" << (*it).m_Height << endl;
	}
}
int main() {
	Test08();
	return 0;
}

对于自定义数据类型,必须要指明排序规则,否则编译器不知道如何排序
高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则的制定,其实并不复杂

排序规则：按照年龄升序，如果年龄相同则按照身高进行降序 ,身高相同再按体重降序

#include<list>
#include<string>
//list排序案例--对自定义数据类型进行排序
//排序规则：按照年龄升序，如果年龄相同则按照身高进行降序 ,身高相同再按体重降序
class Person {
public:
	string m_Name;//姓名
	int m_Age;//年龄
	int m_Height;//身高
	int m_weight;//体重
	Person(string name, int age, int height,int weight) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
		this->m_Height = height;
		this->m_weight = weight;
	}
};
//指定排序规则:按照年龄升序，如果年龄相同则按照身高进行降序 ,身高相同再按体重降序
bool ComparePerson(Person& p1, Person& p2) {
	if (p1.m_Age == p2.m_Age) {//年龄相同则按照身高进行降序 
		if (p1.m_Height == p2.m_Height) {
			return p1.m_weight > p2.m_weight;
		}
		else {
			return p1.m_Height > p2.m_Height;
		}	
	}
	else {//年龄升序
		return p1.m_Age < p2.m_Age;
	}
}
void Test09() {
	list<Person> L;
	//准备数据
	Person p1("刘晨", 19, 193,70);
	Person p2("王敏", 20, 194,71);
	Person p3("张立", 21, 185,88);
	Person p4("李四", 19, 193,78);
	Person p5("张三", 19, 175,66);
	Person p6("王五", 25, 177,64);
	//插入数据
	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);
	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名:" << (*it).m_Name << "年龄:" << (*it).m_Age << "身高:" << (*it).m_Height <<"体重:"<<(*it).m_weight << endl;
	}
	//排序
	cout << "排序后:" << endl;
	L.sort(ComparePerson);
	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名:" << (*it).m_Name << "年龄:" << (*it).m_Age << "身高:" << (*it).m_Height << "体重:" << (*it).m_weight << endl;
	}
}
int main() {
	Test09();
	return 0;
}

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