【C++】STL(六) list容器

news2024/12/24 3:46:39

7. list容器
- 7.1 简介
- 7.2 构造函数
- - 例子
- 7.3 赋值和交换
- - 例子
- 7.4 大小操作
- - 例子
- 7.5 插入和删除
- - 例子
- 7.6 数据存取
- - 例子
- 7.7 反转和排序
- - 例子

7. list容器

7.1 简介

① 功能：将数据进行链式存储。

② 链表(list)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。

③ 链表的组成：链表由一系列结点组成。

④ 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。

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⑤ 添加元素，将原指向下一个元素的指针指向新元素即可，新元素指向下一个元素

⑥ STL中的链表是一个双向循环链表。

双向：每一个指针既指向下一个结点的元素，也指向上一个结点的元素。
循环：最后一个结点的指针会指向第一个结点的元素，第一个结点的指针会指向最后一个结点的元素。
在这里插入图片描述
⑦ 由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器。

它只能通过指针域一个一个前移/后移去找，而不能连续的内存空间，指针加一个数字，就可以找到数据。
⑧ list的优点：

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，不需要移动大量数据。

⑨ list的缺点：

链表灵活，但是空间(指针域)和时间(遍历)额外耗费较大。

⑩ list有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector中是不成立的，vector当插入操作会创建一个更大的数据内容，而vector容器的迭代器却指向原有内存，所以原有的vector容器失效了。

7.2 构造函数

① 功能描述：创建list容器。

② 函数原型：

函数原型：
    list<T> lst;             //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：
    list(beg,end);           //构造函数将[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。

③ list构造方式同其他几个STL容器一样。

例子

void List_test01()
{
    list<int> L1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_back(40);
    L1.push_back(50);
    PrintList(L1);

    list<int> L2(L1.begin(), L1.end());
    PrintList(L2);

    list<int> L3(10, 9);
    PrintList(L3);

    list<int> L4(L3);
    PrintList(L3);
}

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7.3 赋值和交换

① 功能描述：给list容器进行赋值，以及交换list容器。

② 函数原型：

函数原型：
    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); //重载等号操作符
    swap(lst);                        //将lst与本身的元素互换。

例子

void List_test02()
{
    list<int> L1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_back(40);
    L1.push_back(50);
    PrintList(L1);

    list<int> L2;
    L2 = L1;
    PrintList(L2);

    list<int> L3;
    L3.assign(L2.begin(), L2.end());
    PrintList(L2);

    list<int> L4;
    L4.assign(10, 100);
    PrintList(L4);


    cout << "L5与L1交换前：" << endl;
    list<int> L5;
    L5.assign(10, 100);
    PrintList(L1);
    PrintList(L5);

    cout << "L5与L1交换后：" << endl;
    L1.swap(L5);

    PrintList(L1);
    PrintList(L5); 
}

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7.4 大小操作

① 功能描述：对list容器的大小进行操作。

② 函数原型：

函数原型：
    size();              //返回容器中元素的个数
    empty();             //判断容器是否为空
    resize(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。
                         //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
    resize(num, elem);   //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。
                         //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

例子

void List_test03()
{
    list<int> L1;
    L1.assign(10, 100);
    PrintList(L1);
    cout << "L1中的元素个数为： "<< L1.size() << endl;

    if (!L1.empty())
    {
        cout << "L1不为空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "L1为空" << endl;
    }

    L1.resize(15);
    PrintList(L1);

    L1.resize(5);
    PrintList(L1);
}

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7.5 插入和删除

① 功能描述：对list容器进行数据的插入和删除。

② 函数原型：

函数原型：
    push_back(elem);    //在容器尾部加入一个元素
    pop_back();         //删除容器中最后一个元素
    push_front(elem);   //在容器开头插入一个元素
    pop_front();        //从容器开头移除第一个元素

    insert(pos,elem);   //在pos位置插elem元素的拷贝，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。

    clear();            //清空。移除容器的所有数据
    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。

    remove(elem);       //删除容器中所有与elem值匹配的元素。

例子

void List_test04()
{
    list<int> L1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_front(100);
    L1.push_front(200);
    L1.push_front(300);
    PrintList(L1);  //300 200 100 10 20 30

    L1.pop_back();
    PrintList(L1);  //300 200 100 10 20
    L1.pop_front();
    PrintList(L1);  //200 100 10 20

    L1.insert(L1.begin(), 123);
    PrintList(L1);  //123 200 100 10 20
    L1.insert(L1.end(), 789);
    PrintList(L1);   //123 200 100 10 20 789

    list<int>::iterator it = L1.begin();
    L1.insert(++it, 3, 10);
    PrintList(L1);   //123 10 10 10 200 100 10 20 789

    it = L1.begin();
    L1.erase(it);
    PrintList(L1); //10 10 10 200 100 10 20 789

    L1.remove(10);
    PrintList(L1); //200 100 20 789

    L1.clear();
    PrintList(L1);
}

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7.6 数据存取

① 功能描述：对list容器中数据进行存取。

② 函数原型：

函数原型：
    front();     //返回第一个元素。
    back();      //返回最后一个元素。

③ list容器不是连续的内存空间，所以不能通过[]、at等方式随机访问。

例子

void List_test05()
{
    list<int> L1;
    L1.assign(10, 100);
    PrintList(L1);

    cout << "L1中的第一个元素： " << L1.front() << endl;
    cout << "L1中的最后一个元素： " << L1.back() << endl;

    //验证迭代器不支持随机访问
    list<int>::iterator it = L1.begin();
    it++; //支持双向
    it--;
}

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7.7 反转和排序

① 功能描述：将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序。

② 函数原型：

函数原型：
    reverse();   //反转链表
    sort();      //链表排序 -- 所有不支持随机访问的迭代器，不能使用标准算法；不支持随机访问的迭代器的容器，内部会提供对应的算法

例子

bool MyCompare(int v1, int v2)
{
    //降序
    return v1 > v2;
}
void List_test06()
{
    list<int> L1;
    L1.push_back(23);
    L1.push_back(34);
    L1.push_back(21);
    L1.push_back(7);
    L1.push_back(94);
    L1.push_back(35);
    L1.push_back(52);
    L1.push_back(73);
    L1.push_back(18);
    cout << "反转 前 List: ";
    PrintList(L1);

    L1.reverse();
    cout << "反转 后 List: ";
    PrintList(L1);
    cout << endl;

    cout << "排序 前 List: ";
    PrintList(L1);

    cout << "升序排序 后 List: ";
    //sort(L1.begin(), L1.end());//ERR ,所有不支持随机访问的迭代器，不能使用标准算法
    L1.sort();   //默认 排序规则：从小到大
    PrintList(L1);

    cout << "降序排序 后 List: ";
    L1.sort(MyCompare);//利用仿函数，更改排序规则
    PrintList(L1);
}