精通C++ STL（五）：list的介绍及使用

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list的介绍

list的使用

  list的定义方式

  list的插入和删除

        push_front和pop_front

        push_back和pop_back

        insert

        erase

  list的迭代器使用

        begin和end

        rbegin和rend

  list的元素获取

        front和back

  list的大小控制

        size

        resize

        empty

        clear

  list的操作函数

        sort

        splice

        remove

        remove_if

        unique

        merge

        reverse

        assign

        swap

list的介绍

  1. list 是一种序列式容器，能在常数时间内任意位置插入和删除，并支持双向迭代。
  2. list 的底层是双向链表，每个元素存储在独立结点中，结点通过指针连接前后元素。
  3. list 与 forward_list 类似，但 forward_list 是单链表，只支持单向迭代。
  4. 相比其他容器，list 在任意位置插入和删除时通常更高效。
  5. list 和 forward_list 的主要缺点是无法随机访问，并且 list 需要额外空间保存结点间的关联信息，这对于存储小元素类型时尤其重要。

list的使用

  list的定义方式

方式一： 构造一个某类型的空容器。

list<int> lt1; // 构造一个空的 int 类型容器

方式二： 构造一个包含 n 个 val 的容器。

list<int> lt2(10, 2); // 构造包含 10 个 2 的 int 类型容器

方式三： 拷贝构造某类型容器的副本。

list<int> lt3(lt2); // 拷贝构造 lt2 容器的副本

方式四： 使用迭代器拷贝构造一段内容。

string s("hello world");
list<char> lt4(s.begin(), s.end()); // 拷贝构造 string 对象某段内容

方式五： 构造数组某段区间的副本。

int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int sz = sizeof(arr) / sizeof(int);
list<int> lt5(arr, arr + sz); // 构造数组某段区间的副本

  list的插入和删除

        push_front和pop_front

        push_front 函数用于在头部插入数据，而 pop_front 函数则用于删除头部的数据。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_front(0);lt.push_front(1);lt.push_front(2);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //2 1 0lt.pop_front();for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //1 0return 0;
}

        push_back和pop_back

        push_back 函数用于在尾部插入数据，而 pop_back 函数则用于删除尾部的数据。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_back(0);lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //0 1 2 3lt.pop_back();lt.pop_back();for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;//0 1return 0;
}

        insert

list 中的 insert 函数支持三种插入方式：

  1. 在指定迭代器位置插入一个数。
  2. 在指定迭代器位置插入 n 个值为 val 的数。
  3. 在指定迭代器位置插入一段迭代器区间（左闭右开）。
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);list<int>::iterator pos = find(lt.begin(), lt.end(), 2);lt.insert(pos, 9); //在2的位置插入9for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //1 9 2 3pos = find(lt.begin(), lt.end(), 3);lt.insert(pos, 2, 8); //在3的位置插入2个8for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //1 9 2 8 8 3vector<int> v(2, 7);pos = find(lt.begin(), lt.end(), 1);lt.insert(pos, v.begin(), v.end()); //在1的位置插入2个7for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //7 7 1 9 2 8 8 3return 0;
}

注： find 函数是头文件 <algorithm> 中的一个函数，用于在指定迭代器区间寻找指定值，并返回该位置的迭代器。 

        erase

list 中的 erase 函数支持两种删除方式：

  1. 删除指定迭代器位置的元素。
  2. 删除指定迭代器区间（左闭右开）内的所有元素。
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);list<int>::iterator pos = find(lt.begin(), lt.end(), 2);lt.erase(pos); //删除2for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //1 3 4 5pos = find(lt.begin(), lt.end(), 4);lt.erase(pos, lt.end()); //删除4及其之后的元素for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //1 3return 0;
}

  list的迭代器使用

        begin和end

        通过 begin 函数可以得到容器中第一个元素的正向迭代器，而 通过 end 函数可以得到容器中最后一个元素的后一个位置的正向迭代器。

正向迭代器遍历容器：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt(10, 2);//正向迭代器遍历容器list<int>::iterator it = lt.begin();while (it != lt.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;return 0;
}

        rbegin和rend

        通过 rbegin 函数可以得到容器中最后一个元素的反向迭代器，而 通过 rend 函数可以得到容器中第一个元素的前一个位置的反向迭代器。

反向迭代器遍历容器：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt(10, 2);//反向迭代器遍历容器list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();while (rit != lt.rend()){cout << *rit << " ";rit++;}cout << endl;return 0;
}

  list的元素获取

        front和back

        front 函数用于获取 list 容器中的第一个元素，而 back 函数用于获取 list 容器中的最后一个元素。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_back(0);lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);cout << lt.front() << endl; //0cout << lt.back() << endl; //4return 0;
}

  list的大小控制

        size

        size 函数用于获取当前容器中的元素个数。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);cout << lt.size() << endl; //4return 0;
}

        resize

resize 的两种情况：

  1. 当所给值大于当前的 size 时，将 size 扩大到该值，扩大的数据为第二个所给值，如果未给出，则默认为容器存储类型的默认构造值。
  2. 当所给值小于当前的 size 时，将 size 缩小到该值。
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt(5, 3);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //3 3 3 3 3lt.resize(7, 6); //将size扩大为7，扩大的值为6for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //3 3 3 3 3 6 6lt.resize(2); //将size缩小为2for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //3 3return 0;
}

        empty

        empty 函数用于判断当前容器是否为空。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;cout << lt.empty() << endl; //1return 0;
}

        clear

        clear 函数用于清空容器，清空后容器的 size 为 0。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt(5, 2);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //2 2 2 2 2cout << lt.size() << endl; //5lt.clear(); //清空容器for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //(无数据)cout << lt.size() << endl; //0return 0;
}

  list的操作函数

        sort

        sort 函数可以将容器中的数据默认按升序排序。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_back(4);lt.push_back(7);lt.push_back(5);lt.push_back(9);lt.push_back(6);lt.push_back(0);lt.push_back(3);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //4 7 5 9 6 0 3lt.sort(); //默认将容器内数据排为升序for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //0 3 4 5 6 7 9return 0;
}

        splice

splice 函数用于在两个 list 容器之间进行拼接，其有三种拼接方式：

  1. 将整个容器拼接到另一个容器的指定迭代器位置。
  2. 将容器中的某一个数据拼接到另一个容器的指定迭代器位置。
  3. 将容器指定迭代器区间的数据拼接到另一个容器的指定迭代器位置。
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt1(4, 2);list<int> lt2(4, 6);lt1.splice(lt1.begin(), lt2); //将容器lt2拼接到容器lt1的开头for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl; //6 6 6 6 2 2 2 2 list<int> lt3(4, 2);list<int> lt4(4, 6);lt3.splice(lt3.begin(), lt4, lt4.begin()); //将容器lt4的第一个数据拼接到容器lt3的开头for (auto e : lt3){cout << e << " ";}cout << endl; //6 2 2 2 2 list<int> lt5(4, 2);list<int> lt6(4, 6);lt5.splice(lt5.begin(), lt6, lt6.begin(), lt6.end()); //将容器lt6的指定迭代器区间内的数据拼接到容器lt5的开头for (auto e : lt5){cout << e << " ";}cout << endl; //6 6 6 6 2 2 2 2return 0;
}

注意： 容器中被拼接到另一个容器的数据在原容器中 不再存在。（实际上，指定的结点被从链表中移除，并拼接到另一个容器）。 

        remove

        remove 函数用于删除容器中所有具有特定值的元素。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(4);lt.push_back(3);lt.push_back(3);lt.push_back(2);lt.push_back(2);lt.push_back(3);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //1 4 3 3 2 2 3lt.remove(3); //删除容器当中值为3的元素for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //1 4 2 2return 0;
}

        remove_if

        remove_if 函数用于删除容器中所有满足特定条件的元素。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;bool single_digit(const int& val)
{return val < 10;
}
int main()
{list<int> lt;lt.push_back(10);lt.push_back(4);lt.push_back(7);lt.push_back(18);lt.push_back(2);lt.push_back(5);lt.push_back(9);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //10 4 7 18 2 5 9lt.remove_if(single_digit); //删除容器当中值小于10的元素for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //10 18return 0;
}

        unique

        unique 函数用于删除容器中连续的重复元素。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(4);lt.push_back(3);lt.push_back(3);lt.push_back(2);lt.push_back(2);lt.push_back(3);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //1 4 3 3 2 2 3lt.sort(); //将容器当中的元素排为升序lt.unique(); //删除容器当中连续的重复元素for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //1 2 3 4return 0;
}

注意： 若要真正实现去重，还需在调用 unique 函数前对容器内的元素进行排序。

        merge

        merge 函数用于将一个有序 list 容器合并到另一个有序 list 容器中，使得合并后的容器仍然保持有序状态（类似于归并排序）。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt1;lt1.push_back(3);lt1.push_back(8);lt1.push_back(1);list<int> lt2;lt2.push_back(6);lt2.push_back(2);lt2.push_back(9);lt2.push_back(5);lt1.sort(); //将容器lt1排为升序lt2.sort(); //将容器lt2排为升序lt1.merge(lt2); //将lt2合并到lt1当中for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl; //1 2 3 5 6 8 9 return 0;
}

        reverse

        reverse 函数用于将容器中元素的位置逆置。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);lt.reverse(); //将容器当中元素的位置进行逆置for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //5 4 3 2 1 return 0;
}

        assign

assign 函数用于将新内容分配给容器，替换其当前内容，赋予新内容的方式有两种：

  1. 将 n 个值为 val 的数据分配给容器。
  2. 将所给迭代器区间中的内容分配给容器。
#include <iostream>
#include <string>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<char> lt(3, 'a');lt.assign(3, 'b'); //将新内容分配给容器，替换其当前内容for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //b b bstring s("hello world");lt.assign(s.begin(), s.end()); //将新内容分配给容器，替换其当前内容for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl; //h e l l o   w o r l dreturn 0;
}

        swap

        swap 函数用于交换两个容器的内容。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;int main()
{list<int> lt1(4, 2);list<int> lt2(4, 6);lt1.swap(lt2); //交换两个容器的内容for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl; //6 6 6 6for (auto e : lt2){cout << e << " ";}cout << endl; //2 2 2 2return 0;
}

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