C++之list类-优快云博客

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片头

嗨！小伙伴们，大家好！今天，我们一起来学习list类，准备好了吗？咱们开始咯~

一、list类的介绍和使用

1.1 list类的介绍

（1）list类是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
（2）list类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节点中，在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素
（3）list类和forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效
（4）与其他的序列式容器相比（array，vector，deque），list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好
（5）与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list的第6个元素，必须从已知的位置（比如头部或者尾部）迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间开销；list还需要一些额外的空间，以保护每个节点的相关联信息（对于存储类型较小的元素的大list来说这可能是一个重要的因素）

list是一个模板类，在使用的时候我们需要给出元素的类型

使用list类时，需要包含头文件<list>

1.2 list类的使用

list中的接口比较多，此处类似，只需要掌握如何正确的使用，然后再去深入研究背后原理，已达到可扩展的能力。以下为list中一些常见的重要接口。

1.2.1 list的构造

构造函数（constructor）	接口说明
list();	构造空的list
list(size_type n,const value_type& val = value_type())	构造的list中包含n个值为val的元素
list(const list& x)	拷贝构造函数
list(InputIterator first,InputIterator last);	用[fist,last)区间中的元素构造list

（1）list();

list类的默认构造函数，构造一个空链表

例如：

（2）list(size_type n,const value_type& val = value_type());

构造一个list对象并用n个val去初始化

例如：

（3）list(const list& x);

list类的拷贝构造函数

（4）Template<class InputIterator>

list(InputIterator first,InputIterator last);

用[first,last)区间中的元素构造list

1.2.2 容器操作接口

函数声明	接口说明
size_type size() const;	获取链表节点个数
bool empty() const;	判断链表是否为空
void resize(size_type n,value_type val = value_type());	增加或减少节点个数为n

（1）size_type size() const;

获取链表节点个数

例如：

（2）bool empty() const;

判断链表是否为空

例如：

（3）void resize(size_type n,value_type val = value_type());

增加或者减少节点个数为n

如果没有给出val，就用0作为元素

例如：

1.2.3 访问和遍历

函数声明	接口说明
begin + 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+rend	返回第一个元素的reverse_iterator，即end位置；返回最后一个元素下一个位置的reverse_iterator，即begin位置
front	返回list的第一个节点中值的引用
back	返回list的最后一个节点中值的引用

（1）迭代器

iterator begin();

const_iterator begin() const;

iterator end();

const_iterator end() const;

迭代器（正向），用于获取链表中第一个节点的位置和最后一个节点的下一个位置（即哨兵位）

例如：

（2）反向迭代器

reverse_iterator begin();

const_reverse_iterator rbegin() const;

reverse_iterator rend();

const_reverse_iterator rend() const;

反向迭代器，rbegin获取容器中最后一个节点的位置，rend获取容器中哨兵位的位置

例如：

注意：

①begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动

②rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向前移动

（3）front

reference front();

const_reference front() const;

返回链表中第一个节点存储的数据的引用

例如：

（4）back

reference back();

const_reference back const;

返回链表中最后一个节点存储的数据的引用

例如：

1.2.4 list的增删查改

函数声明	接口说明
push_front	在list首元素前插入值为val的元素
pop_front	删除list中第一个元素
push_back	在list尾部插入值为val的元素
pop_back	删除list中最后一个元素
find	在2个迭代器区间寻找val并返回其所在处的迭代器
insert	在pos位置插入1个或多个元素
erase	删除pos位置的元素或者 [first,las) 区间的所有元素
swap	交换2个list对象
assign	为list指定新内容，替换其当前内容并修改节点个数
clear	清空list中的有效元素

（1）push_front

void push_front(const value_type& val);

在list首元素前插入值为val的元素

例如：

（2）pop_front

void pop_front();

删除list中的第一个元素

例如：

（3）push_back

void push_back(const value_type& val);

从list尾部插入值为val的元素

例如：

（4）pop_back

void pop_back();

删除list中最后一个元素

例如:

（5）find

template<class InputIterator,class T>

InputIterator find(InputIterator first,InputIterator last,const T& val);

在2个迭代器区间寻找val并返回其所在处的迭代器

例如：

注意：

①该函数并非list的成员函数，是标准库中的函数，多个容器共用该find函数

可以看到，我们可以直接对list的迭代器进行解引用并修改其内容，但是迭代器不应该指向节点吗？为什么对其解引用能修改数据呢？

实际上，list的迭代器并不是用原生态指针进行模拟实现的，需要进行底层的封装，这里会在list的模拟实现的源代码中体现

（6）insert

Iterator insert(iterator position,const value_type& val);

void insert(iterator position,size_type n,const value_type& val);

——————————————————————————————————————

template<class InputIterator>

void insert(iterator position,InputIterator first,InputIterator last);

在position位置插入1个或者多个元素

例如：

哈哈，小伙伴可能已经发现了：

list的insert操作是不会导致迭代器失效的，因为pos指向的节点不变，相对位置也不变

但是list的删除操作一定会导致迭代器失效，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

（7）erase

iterator erase(iterator position);

iterator erase(iterator first,iterator last);

删除position位置的元素或者 [first,last) 区间的所有元素

例如：

（8） swap

void swap(list& x);

交换2个list对象

例如：

（9）assign

tepmplate<class InputIterator>

void assign(InputIterator first,InputIterator last);

void assign(size_type n,const value_type& val);

为list指定新内容，替换其当前内容并修改节点个数

例如:

（10）clear

void clear();

清空list中的有效元素

例如：

1.2.5 list的顺序修改接口

（1）sort

void sort();

template<class Compare>

void sort(Compare comp);

list由于结构是双向链表，是无法使用标准库中的sort函数的，因为迭代器无法进行相减操作

并且在C++文档中，我们可以看到标准库中的sort也限定了迭代器的类型必须是可以进行随机访问（RandomAccess）的

迭代器有几个功能分类：

单向迭代器，只能进行++
双向迭代器，可以++和--
随机迭代器，可以++，--，+和-

但是list的sort函数也是没什么必要的，因为直接对链表排序的效率比拷贝到vector进行排序再拷贝回链表要慢很多

void test22() {
	list<int> l1 = { 4,1,10,3,6,2 };
	list<int>::iterator it1 = l1.begin();
	while (it1 != l1.end()) {
		cout << *it1 << " ";
		it1++;
	}
	cout << endl;

	//默认排升序
	l1.sort();
	for (auto e : l1) {
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//排降序,传递仿函数(匿名对象)
	l1.sort(greater<int>());
	for (auto e : l1) {
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}