C++STL容器详解——list

news2024/11/26 16:52:46

目录

一.list

1.list的介绍

2.为什么会有list?

二.list的常见接口

1.list的构造函数

2.list的遍历

3.迭代器类型

4.list的头插头删和尾插尾删

5.list任意位置的插入和删除

6.list的sort()及reverse()

7.迭代器失效

三.整体代码

一.list

1.list的介绍

list的文档说明

  1. list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. ist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与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，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素)

2.为什么会有list?

list是为了补充vector的缺点

vector缺点:

  1. 头部和中部的删除和插入效率低.O(N),因为需要挪动数据
  2. 插入数据空间不够需要增容.增容需要开辟新空间,拷贝数据,释放旧空间,会付出很大代价

优点:

  1. 支持下标的随机访问.间接的就很好支持排序,二分查找,堆算法等.

list优点:

  1. list头部和中间插入不需要挪动数据,效率高.O(1)
  2. list插入数据是新增节点,不需要增容

缺点:

  1. 不支持随机访问

所以实际使用中vector和list是相辅相成

二.list的常见接口

list的接口较为简单,学会使用vector,list的接口基本差不多,主要在下节了解如何实现list

1.list的构造函数

void print_list(const list<int>& lt)
{
	list<int>::const_iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}

void test_list1()
{
	//带头双向循环的链表
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(4);
	print_list(lt1);

	list<int> lt2(lt1);
	print_list(lt2);

	list<int> lt3;
	lt3.push_back(10);
	lt3.push_back(20);
	lt3.push_back(30);
	lt3.push_back(40);
	lt1 = lt3;
	print_list(lt1);
}

lt1创建了一个对象并向其中尾插书局,lt2拷贝构造lt1,lt3赋值给lt1

2.list的遍历

在vector和string中我们都可以通过[ ] + 下标遍历,但是在list中是不允许的,因为list底层是链表,不想数组是连续的,可以直接访问

1.迭代器遍历

	list<int>::iterator it = lt1.begin();
	while (it != lt1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

2.范围for遍历

for (auto ch : lt1)
{
	cout << ch << " ";
}
cout << endl;

3.迭代器类型

迭代器类型从方向可以分为正向,反向,从属性分为普通和const

list<int>::iterator it = lt1.begin();
while (it != lt1.end())
{
	cout << *it << " ";
	++it;
}
cout << endl;

list<int>::reverse_iterator rit = lt1.rbegin();
while (rit != lt1.rend())
{
	cout << *rit << " ";
	++rit;
}
cout << endl;

list<int>::const_iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
	cout << *it << " ";
	++it;	
}
cout << endl;

4.list的头插头删和尾插尾删

void test_list2()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_front(0);
	lt.push_front(-1);
	print_list(lt);

	lt.pop_back();
	lt.pop_front();
	print_list(lt);
}

5.list任意位置的插入和删除

void test_list3()
{
	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);
	print_list(lt);

	list<int>::iterator pos = find(lt.begin(), lt.end(), 3);
	if (pos != lt.end())
	{
		lt.insert(pos, 30);
		lt.erase(pos);
	}
	print_list(lt);
}

6.list的sort()及reverse()

void test_list4()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(8);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(6);
	lt.push_back(4);
	lt.sort();
	print_list(lt);
	lt.reverse();
	print_list(lt);
}

虽然可以通过sort直接排序,reverse逆序,但是平时并不经常使用,效率低

7.迭代器失效

当我们想要删除list中的偶数

void test_list5()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(6);

	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while(it!=lt.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
        {
			lt.erase(it);
			++it;
        }
	}
	print_list(lt);
}

会发现程序崩溃

这是因为迭代器失效了,当我们删除的时候就要注意这一点

void test_list5()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(6);

	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while(it!=lt.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			it = lt.erase(it);
		}
		else
		{
			++it;
		}
	}
	print_list(lt);
}

三.整体代码

#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;

void print_list(const list<int>& lt)
{
	list<int>::const_iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}

void test_list1()
{
	//带头双向循环的链表
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(4);
	print_list(lt1);

	list<int>::iterator it = lt1.begin();
	while (it != lt1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	for (auto ch : lt1)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

	list<int>::reverse_iterator rit = lt1.rbegin();
	while (rit != lt1.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;

	list<int> lt2(lt1);
	print_list(lt2);

	list<int> lt3;
	lt3.push_back(10);
	lt3.push_back(20);
	lt3.push_back(30);
	lt3.push_back(40);
	lt1 = lt3;
	print_list(lt1);
}

void test_list2()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_front(0);
	lt.push_front(-1);
	print_list(lt);

	lt.pop_back();
	lt.pop_front();
	print_list(lt);
}

void test_list3()
{
	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);
	print_list(lt);

	list<int>::iterator pos = find(lt.begin(), lt.end(), 3);
	if (pos != lt.end())
	{
		lt.insert(pos, 30);
		lt.erase(pos);
	}
	print_list(lt);
}

void test_list4()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(8);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(6);
	lt.push_back(4);
	lt.sort();
	print_list(lt);
	lt.reverse();
	print_list(lt);
}

void test_list5()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(6);

	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while(it!=lt.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			it = lt.erase(it);
		}
		else
		{
			++it;
		}
	}
	print_list(lt);
}

int main()
{
	//test_list1();
	//test_list2();
	//test_list3();
	//test_list4();
	test_list5();
}

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