（笔记）List

一、List的介绍和使用

1.List的介绍

1.1 list是可以在任意常数范围内插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代。

1.2 list底层是双向链表结构，双向链表中每个元素都储存在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向前其前一个元素和后一个元素。

1.3 list和forward_list非常相似，不同的是forward_list是单链表，只能向前迭代，能让其更简单高效。

1.4 与其他容器(array，vector，deque)相比，list通常在任意位置插入，移除元素的执行效率更好。

1.5 与其他容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不能支持任意位置的随机访问，比如：要访问list的第六个位置的元素，必须从已知的位置迭代到该位置，在这段位置迭代需要线性的的时间开销，list还需要一些额外空间开销，以保存每个节点的关联信息

2.List的使用

2.1 list的构造

构造函数	接口说明
list(size_type n,const value_type& val=value_type())	构造的list包括n个位val的值
list()	构造空的list
list(const list& x)	拷贝构造函数
list(InputIterator first,InputIterator last)	用[fisrt,last)区间的元素构造list

构造函数的使用：

//list的构造
void test1()
{list<int> l1;		//构造空的listlist<int> l2(5, 10);//用5个10来构造listlist<int> l3(l2.begin(), l2.end());	//用l2的begin和end迭代器构造listlist<int> l4(l3);	//拷贝构造//有数组的迭代器构造listint array[] = { 10,20,30,40,50 };list<int> l5(array, array + (sizeof(array) / sizeof(int)));//用迭代器的方式打印list<int>::iterator it = l5.begin();while (it != l5.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;//直接用列表初始化构造listlist<int> l6{ 1,2,3,4,5,6 };//用范围for的方式进行打印for (auto e : l6){cout << e << " ";}cout << endl;}

运行结果：

10 20 30 40 50
1 2 3 4 5 6

2.2 list iterator的使用

此处，可以吧iterator理解成为一个指针，指向list的一个节点

函数声明	接口说明
begin+end	返回第一个节点的迭代器和最后一个位置的下一个节点的迭代器
rbegin+rend	返回最后一个节点的迭代器和第一个节点的前一个迭代器

迭代器的使用：

//list的迭代器的使用
void test2()
{list<int> l1{ 1,2,3,4,5,6,7,8 };list<int>::iterator it = l1.begin();//auto it=l1.begin();//用迭代器打印l1while (it != l1.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;//用范围for打印l1//范围for的底层也是迭代器for (auto e : l1){cout << e << " ";}cout << endl;//反向迭代器的使用list<int>::reverse_iterator rit = l1.rbegin();while (rit != l1.rend()){cout << *rit << " ";rit++;}cout << endl;}

运行结果：

1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
8 7 6 5 4 3 2 1

begin和end为正向迭代器，对迭代器进行++操作，迭代器向后移动；

rbegin和rend为反向迭代器，对迭代器进行++操作，迭代器向前移动；

2.3 list capacity

函数声明	接口说明
empty	检测list是否为空，是空则返回true，不是空则返回false
size	返回list中有效节点的个数
max_size	返回列表容器可以存储最大元素的个数

capacity的使用：

void test3()
{list<int> l1(6, 2);cout << l1.empty() << endl;cout << l1.size() << endl;cout << l1.max_size() << endl;
}

运行结果：

0
6
768614336404564650

2.4 list element access

函数声明	接口说明
front	返回list第一个节点的值的引用
back	返回list最后一个节点的值的引用

element access的使用：

//element access
void test4()
{list<string> l1{ "123","234","345","456","567" };cout << l1.front() << endl;cout << l1.back() << endl;l1.front() = "111";l1.back() = "777";cout << l1.front() << endl;cout << l1.back() << endl;
}

运行结果：

123
567
111
777

2.5 list modifiers

函数声明	接口说明
push_front(const value_type& val)	在list首元素前插入值为val的元素
pop_front()	删除list的第一个元素
push_back(const value_type& val)	在list尾部插入值为val的元素
pop_back()	删除list尾部的元素
insert(const_iterator position,const value_type& val)	在position位置插入值为val的元素
erase(const_iterator position)	删除position位置的元素
swap(list& x)	交换两个list的元素
clear()	清空list中的有效元素

push_front、push_back、pop_front、pop_back的使用：

template<class T>
void Printlist(const list<T>& l)
{for (auto e : l){cout << e << " ";}cout << endl;
}
//push_front、pop_front、push_back、pop_back
void test5()
{list<int> l1;l1.push_front(1);l1.push_front(2);l1.push_front(3);l1.push_front(4);Printlist(l1);l1.push_back(1);l1.push_back(2);l1.push_back(3);l1.push_back(4);Printlist(l1);l1.pop_front();l1.pop_front();l1.pop_back();l1.pop_back();Printlist(l1);
}

运行结果：

4 3 2 1
4 3 2 1 1 2 3 4
2 1 1 2

insert、erase的使用：

//insert、earse
void test6()
{list<int> l1{ 1,2,3,4 };//获取l1第二个元素的位置list<int>::iterator pos = ++l1.begin();cout << *pos << endl;//在pos位置之前插入值为5的元素l1.insert(pos, 5);Printlist(l1);//此时的pos位置还是指向2的位置cout << *pos << endl;//在pos位置前插入6个值为6的元素//insert(const_iterator position,size_t n,value_type& val)l1.insert(pos, 6, 6);Printlist(l1);//在pos位置插入一段迭代器指向的内容int array[] = { 7,8,9 };l1.insert(pos, array, array + (sizeof(array) / sizeof(int)));Printlist(l1);//删除pos位置上的值l1.erase(pos);Printlist(l1);//删除一段迭代器区间的值l1.erase(++l1.begin(), --l1.end());Printlist(l1);
}

运行结果：

2
1 5 2 3 4
2
1 5 6 6 6 6 6 6 2 3 4
1 5 6 6 6 6 6 6 7 8 9 2 3 4
1 5 6 6 6 6 6 6 7 8 9 3 4
1 4

swap和clear的使用：

//swap和clear
void test7()
{list<int> l1{ 1,2,3,4 };list<int> l2;Printlist(l1);Printlist(l2);//交换l1和l2的元素l1.swap(l2);Printlist(l1);Printlist(l2);//清空l2l2.clear();Printlist(l2);
}

运行结果：

1 2 3 41 2 3 4

2.6 list的迭代器失效

list底层结构为带头双向循环链表，因此在list中插入是不会导致迭代器失效的，只有在删除时才会失效，而且失效的只是被删除的节点处的迭代器，其他位置的迭代器不会被影响。

void test8()
{list<int> l1{ 1,2,3,4,5,6,7 };list<int>::iterator it = l1.begin();//while (it != l1.end())//{//	//当删除迭代器it位置上的元素后，it就已经失效了，接下来对it进行操作会导致报错//	l1.erase(it);//	it++;//}while (it != l1.end()){//因此要对it进行重新赋值it = l1.erase(it);}
}

三、list和vector的比较

	vector	list
底层结构	动态顺序表，一段连续的空间	带头结点的双向循环链表
随机访问	支持随机访问，访问数据的效率为O(1)	不支持随机访问，访问某个数据的效率为O(N)
插入和删除	任意位置的插入和删除效率低，需要移动数据，效率为O(N)，插入时可能会扩容，存在扩容的情况的话效率会更低	任意位置插入和删除效率高，不需要搬移数据
空间利用率	底层为连续空间，不存在空间碎片，空间利用率高，缓存利用率高	底层节点动态开辟，小节点容易造成空间碎片，空间利用率低，缓存利用率低
迭代器	原生态指针	对原生态指针进行封装
迭代器失效	插入需要扩容时迭代器会失效，删除任意位置元素时迭代器也会默认失效	删除元素时迭代器会失效
使用场景	需要高速缓存，支持随机访问，不需要考虑插入和删除效率的场景	大量插入和删除，不考虑随机访问的场景