一、list的介绍

list是可以以O(1)的时间复杂度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。
list的底层是双向循环结构，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。
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。
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。
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)

二、list的使用

2.1 list的构造函数

构造函数（ constructor）	接口说明
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()	构造空的list
list (const list& x)	拷贝构造函数
list (InputIterator first, InputIterator last)	用[first, last)区间中的元素构造list

// list的构造
void TestList1()
{
    list<int> l1;                         // 构造空的l1
    list<int> l2(4, 100);                 // l2中放4个值为100的元素
    list<int> l3(l2.begin(), l2.end());  // 用l2的[begin(), end()）左闭右开的区间构造l3
    list<int> l4(l3);                    // 用l3拷贝构造l4

    // 以数组为迭代器区间构造l5
    int array[] = { 16,2,77,29 };
    list<int> l5(array, array + sizeof(array) / sizeof(int));

    // 列表格式初始化C++11
    list<int> l6{ 1,2,3,4,5 };

    // 用迭代器方式打印l5中的元素
    list<int>::iterator it = l5.begin();
    while (it != l5.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }       
    cout << endl;

    // C++11范围for的方式遍历
    for (auto& e : l5)
        cout << e << " ";

    cout << endl;
}

2.2 list迭代器的使用

函数声明	接口说明
begin+end	返回第一个元素的迭代器+返回最后一个元素的下一个位置的迭代器
rbegin+rend	返回end位置+返回begin位置

// list迭代器的使用
// 注意：遍历链表只能用迭代器和范围for
void PrintList(const list<int>& l)
{
    // 注意这里调用的是list的 begin() const，返回list的const_iterator对象
    for (list<int>::const_iterator it = l.begin(); it != l.end(); ++it)
    {
        cout << *it << " ";
        // *it = 10; 编译不通过
    }

    cout << endl;
}

void TestList2()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
    list<int> l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
    
    // 正向迭代器
    // list<int>::iterator it = l.begin();   // C++98中语法
    auto it = l.begin();                     // C++11之后推荐写法
    while (it != l.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;

    // 反向迭代器
    // list<int>::reverse_iterator rit = l.rbegin();
    auto rit = l.rbegin();
    while (rit != l.rend())
    {
        cout << *rit << " ";
        ++rit;
    }
    cout << endl;
}

2.3 list相关的容量大小相关的函数

函数声明	接口说明
empty	检测list是否为空，是返回true，否返回false
size	返回list中有效结点的个数

void test_list3()
{
	list<int> l1;
	l1.push_back(1);
	l1.push_back(2);
	l1.push_back(3);
	l1.push_back(4);

	cout << l1.size() << endl; // 4
	cout << l1.empty() << endl;// 0
}

2.4 list数据的访问相关的函数

函数声明	接口说明
front	返回list中的第一个结点值的引用
back	返回list中最后一个结点值的引用

void test_list4()
{
	list<int> l1;
	l1.push_back(1);
	l1.push_back(2);
	l1.push_back(3);
	l1.push_back(4);

	cout << l1.front() << endl; // 1
	cout << l1.back() << endl;  // 4
}

2.5 list的数据调整相关的函数

函数声明	接口说明
push_front	在首元素前插入元素
pop_front	删除第一个元素
push_back	尾插
pop_back	尾删
insert	在pos位置插入值
erase	删除pos位置的值
swap	交换两个list中的值
clear	清空list中的有效元素

注意：list迭代器支持“+”、“+=”、“<”,“++”等操作符运算，不支持[]运算符

// insert /erase 
void TestList4()
{
    int array1[] = { 1, 2, 3 };
    list<int> L(array1, array1 + sizeof(array1) / sizeof(array1[0]));

    // 获取链表中第二个节点
    auto pos = ++L.begin();
    cout << *pos << endl;

    // 在pos前插入值为4的元素
    L.insert(pos, 4);
    PrintList(L);

    // 在pos前插入5个值为5的元素
    L.insert(pos, 5, 5);
    PrintList(L);

    // 在pos前插入[v.begin(), v.end)区间中的元素
    vector<int> v{ 7, 8, 9 };
    L.insert(pos, v.begin(), v.end());
    PrintList(L);

    // 删除pos位置上的元素
    L.erase(pos);
    PrintList(L);

    // 删除list中[begin, end)区间中的元素，即删除list中的所有元素
    L.erase(L.begin(), L.end());
    PrintList(L);
}

// resize/swap/clear
void TestList5()
{
    // 用数组来构造list
    int array1[] = { 1, 2, 3 };
    list<int> l1(array1, array1 + sizeof(array1) / sizeof(array1[0]));
    PrintList(l1);

    // 交换l1和l2中的元素
    list<int> l2;
    l1.swap(l2);
    PrintList(l1);
    PrintList(l2);

    // 将l2中的元素清空
    l2.clear();
    cout << l2.size() << endl;
}

2.6 list中其他函数操作

函数声明	接口说明
sort	排序
reverse	逆置
unique	去重(去重之前一般需要先排序)
remove	删除给定的一个值

// sort/unique/remove/reverse
void test_list6()
{
	int arr[] = { 5,2,4,4,3,1 };
	list<int> l1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
	print_list(l1);

	//逆置
	l1.reverse();
	print_list(l1);

	//排序
	l1.sort();
	print_list(l1);

	//去重
	l1.unique();
	print_list(l1);

	//排序+去重
	l1.remove(5);
	print_list(l1);

	l1.remove(6);//6不在链表中，啥也不干
	print_list(l1);
}