C++ list核心接口与实战技巧
🔥个人主页：胡萝卜3.0
📖个人专栏： 《C语言》、《数据结构》 、《C++干货分享》、LeetCode&牛客代码强化刷题
⭐️人生格言：不试试怎么知道自己行不行
🎥胡萝卜3.0🌸的简介：
目录
一. list 是什么？先搞懂底层结构
二. list核心接口使用：从构造到修改
2.1 构造函数：构造一个list对象
2.2 迭代器：遍历list的 “指针”
2.3 容量与元素访问：判断空、查大小、取首尾
2.4 元素修改：插入，删除，清空
2.5 常用算法与操作：find、sort、unique、reverse、merge、remove、splice
三. list迭代器失效：只在删除时发生
四. list vs vector：该选哪个？
结尾
一. list 是什么？先搞懂底层结构
list 的本质是双向循环链表，且带有一个"哨兵位头结点"(不存储有效数据)，结构如下
- 双向：每个字节包含前驱指针 (prev) 和后继指针 (next) ，支持向前，向后遍历；
- 循环：尾节点的 next 指向头结点，头结点的 prev 指向尾结点，形成闭环；
- 哨兵位头结点：避免插入/删除时判断"是否为空"”是否为头结点“的麻烦，简化代码逻辑。
这种结构决定了 list 的核心特性：任意位置插入/删除效率高（O(1)），但不支持随机访问（也就是下标访问）(访问元素需要遍历，O(N))。
头文件包含：
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;list文档：http://www.cplusplus.com/reference/list/list/?kw=list
二. list核心接口使用：从构造到修改
list 的接口丰富，但重点掌握"构造，迭代器，容量，元素访问，修改’五大类即可满足日常开发需求，以下结合代码示例讲解。
2.1 构造函数：构造一个list对象
| 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 (size_type n, const value_type& val = value_type())
用n个val值的构造
void testList1()
{list<int> lt1(10, 1);for (auto e : lt1){cout << e << " ";}
}- list()
构造一个空的list，只包含一个头结点（哨兵位）
void testList1()
{list<int> lt2;for (auto e : lt2){cout << e << " ";}
}- list (const list& x)
拷贝构造，用一个已经创建好的List对象去初始化另一个要创建的对象
void testList1()
{list<int> lt1(10, 1);list<int> lt3(lt1);for (auto e : lt3){cout << e << " ";}cout << endl;
}- list (InputIterator first, InputIterator last)
用 [first, last) 的迭代区间构造
void testList1()
{list<int> lt1(10, 1);list<int> lt4(lt1.begin(), lt1.end());for (auto e : lt4){cout << e << " ";}cout << endl;}2.2 迭代器：遍历list的 “指针”
list 的迭代器本质是 “结点指针的封装”，支持正向和反向遍历，核心接口如下(当然也可以使用范围for)：
| 函数声明 | 接口说明 |
| begin + end | 返回第一个元素的迭代器+返回最后一个元素下一个位置的迭代器 |
| rbegin + rend | 返回第一个元素的reverse_iterator,即end位置，返回最后一个元素下一个位置的reverse_iterator,即begin位置 |
此处，大家可暂时将迭代器理解成一个指针，该指针指向list中的某个节点。
图片演示：
- begin + end
- rbegin + rend
迭代器知识补充：
- list：双向
- vector：随机 和数组相关的都是随机迭代器
- string：随机
2.3 容量与元素访问：判断空、查大小、取首尾
list 不支持随机访问（没有 operator[] 和 at()），仅提供 “判断空、获取大小、取首尾元素” 的接口:
| 函数声明 | 接口说明 |
| empty | 检测list是否为空，是返回true，否则返回false |
| size | 返回list中有效节点的个数 |
| front | 返回list的第一个节点中的值的引用 |
| back | 返回list的最后一个节点中的值的引用 |
注意：front() 和 back() 仅在 list 非空时使用，若为空会触发未定义行为（建议先 empty() 判断）。
代码示例：
void testList2()
{list<int> lt({ 1,2,3,4 });//判空:list为空返回false，不为空返回truebool ret = lt.empty();if (ret){cout << "非空" << endl;}else{cout << "空" << endl;}//求出list中有效节点个数size_t sz = lt.size();cout << sz << endl;//front:返回第一个节点中的值的引用（可以修改值）lt.front() = 10;for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;//back：返回最后一个节点中的值的引用（可以修改）lt.back() = 40;for (auto e : lt){cout << e << " ";}
}2.4 元素修改：插入，删除，清空
list 的核心优势在"修改操作"，任意位置插入/删除仅需调整指针，效率极高，常用接口如下：
| 函数声明 | 接口说明 |
| push_front | 在list首元素前插入值为val的元素 |
| pop_front | 删除list中第一个元素 |
| push_back | 在list尾部插入值为val的元素 |
| pop_back | 删除list中最后一个元素 |
| insert | 在list position 位置中插入值为val的元素 |
| erase | 删除list position位置的元素 |
| swap | 交换两个list中的元素 |
| clear | 清空list中的有效元素 |
- push_front
在 list 头部（第一个有效元素之前）插入值为 val 的元素
void testList3()
{list<int> lt1({ 2,4,6,8 });//向头部插入数据lt1.push_front(1);for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl;
}- pop_front
删除 list 的第一个有效元素
void testList3()
{list<int> lt3({ 1,2,4,6,8,10 });lt3.pop_front();for (auto e : lt3){cout << e << " ";}cout << endl;
}- push_back
在 list 尾部（最后一个有效元素之后）插入值为 val 的元素
void testList3()
{list<int> lt;//向空的lt中尾插数据lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);for (auto e : lt){cout << e << " ";}
}- pop_back
删除 list 的最后一个有效元素
void testList3()
{list<int> lt1({ 2,4,6,8 });//删除最后一个有效数据lt1.pop_back();for (auto e : lt1){cout << e << " ";}
}- insert
迭代器 pos 指向的位置之前插入值为 val 的元素，返回指向新插入元素的迭代器
void testList3()
{list<int> lt3({ 1,2,4,6,8,10 });//在it迭代器位置上插入数据list<int>::iterator it = lt3.begin();lt3.insert(it,100);for (auto e : lt3){cout << e << " ";}cout << endl;
}- erase
删除迭代器 pos 指向的元素，返回指向被删除元素下一个元素的迭代器
void testList3()
{list<int> lt3({ 1,2,4,6,8,10 });//删除迭代器 pos 指向的元素list<int>::iterator it = lt3.begin();lt3.erase(it);for (auto e : lt3){cout << e << " ";}cout << endl;
}- swap
交换两个 list 的内容
void testList3()
{list<int> lt3({ 1,2,4,6,8,10 });list<int> lt2(10, 1);lt2.swap(lt3);
}- clear
清空 list 中所有有效元素（仅保留头结点），清空后 size() 为 0
void testList3()
{list<int> lt3({ 1,2,4,6,8,10 });lt3.clear();
}2.5 常用算法与操作：find、sort、unique、reverse、merge、remove、splice
| 函数声明 | 接口说明 |
| find(iterator first，iterator last，const T& val) | 在[first，last)的迭代区间中查找值为val的元素，找到返回该位置的迭代器，没有找到返回last迭代器 |
| sort() | 对list中元素进行升序排列 |
| reverse() | 逆置list |
| merge() | 合并有序列表 |
| unique() | 去除重复数据，只保留一个 |
| remove() | 移除具有特定值的元素 |
| splice() | 将元素从列表转移到列表 |
- find
find(iterator first，iterator last，const T& val)
在[first，last)的迭代区间中查找值为val的元素，找到返回该位置的迭代器，没有找到返回last迭代器
void testList4()
{list<int> lt({ 1,2,3,4,5,6,7,8,9 });list<int>::iterator ret = find(lt.begin(), lt.end(), 4);if (ret != lt.end()){cout << "找到了" << endl;}else{cout << "没找到" << endl;}
}注意：需要包含<algorithm>头文件！！！
- sort
对list中的数据进行排序
1. list 不支持随机访问，不能用 STL 通用 sort 算法，需用自身成员函数
2. 底层通常为归并排序，时间复杂度 O(N log N)
void testList4()
{list<int> lt({ 9,8,7,6,5,4,3,2,1 });lt.sort();for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;
}- unique
去除重复数据，只保留一个（在进行操作之前，需要先进行排序操作）
void testList4()
{list<int> lt({ 1,2,3,2,4,4,2,3 });lt.sort();lt.unique();for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;
}- reverse
逆置list
void testList4()
{list<int> lt({ 9,8,7,6,5,4,3,2,1 });lt.reverse();for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;
}- merge
合并两个有序列表，在对两个list进行合并之前要确保这两个list是有序的,
void testList4()
{list<int> lt({ 3,2,1,4,5,6 });list<int> lt1({ 7,9,8,10 });lt.sort();lt1.sort();lt.merge(lt1);for (auto e : lt){cout << e << " ";}
}- remove
移除特定的值，若list中没有该值，则不做任何事情
void testList4()
{list<int> lt({ 3,2,1,4,5,6 });lt.remove(1);for (auto e : lt){cout << e << " ";}
}- splice
转移一个list中的一个值/一段迭代区间中的值到另一个list中的指定位置
void testList4()
{list<int> lt({ 3,2,1,4,5,6 });list<int> lt1;//迭代区间lt1.splice(lt1.begin(), lt,lt.begin(), lt.end());for (auto e : lt1){cout << e << " ";}//转移lt中的一个值到lt1中lt1.splice(lt1.begin(), lt, lt.begin());for (auto e : lt1){cout << e << " ";}
}还可以将list本身中的数据转移到本身list中
三. list迭代器失效：只在删除时发生
前面说过，此处大家可将迭代器暂时理解成类似于指针，迭代器失效即迭代器所指向的节点的无效，即该节点被删除了。因为list的底层结构为带头结点的双向循环链表，因此在list中进行插入时是不会导致list的迭代器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效的只是指向被删除节点的迭代器，其他迭代器不会受到影响。
迭代器失效是使用 list 时的核心注意点，但其失效规则比 vector 简单得多：
- 插入时： list 插入仅需调整指针，不会移动现有节点，因此所有迭代器都不会失效；
- 删除时： 仅指向 “被删除节点” 的迭代器失效，其他迭代器（指向未删除节点）不受影响。
四. list vs vector：该选哪个？
list 和 vector 是 STL 中最常用的两个序列容器，但适用场景完全不同，核心差异如下表：
| vector | list | |
| 底 层 结 构 | 动态顺序表，一段连续空间 | 带头结点的双向循环链表 |
| 随 机 访 问 | 支持随机访问，访问某个元素效率O(1) | 不支持随机访问，访问某个元素效率O(N) |
| 插 入 和 删 除 | 任意位置插入和删除效率低，需要搬移元素，时间复杂度为O(N)，插入时有可能需要增容，增容：开辟新空间，拷贝元素，释放旧空间，导致效率更低 | 任意位置插入和删除效率高，不需要搬移元素，时间复杂度为O(1) |
| 空 间 利 用 率 | 底层为连续空间，不容易造成内存碎片，空间利用率高，缓存利用率高 | 底层节点动态开辟，小节点容易造成内存碎片，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(节点指针)进行封装 |
| 迭 代 器 失 效 | 在插入元素时，要给所有的迭代器重新赋值，因为插入元素有可能会导致重新扩容，致使原来迭代器失效，删除时，当前迭代器需要重新赋值否则会失效 | 插入元素不会导致迭代器失效，删除元素时，只会导致当前迭代器失效，其他迭代器不受影响 |
| 使 用 场 景 | 需要高效存储，支持随机访问，不关心插入删除效率 | 大量插入和删除操作，不关心随机访问 |
选择建议：
- 需要进行头插、头删、中间插入和删除时用list
- 需要进行数据的随机访问，存储大量数据时用vector
结尾
通过前面string、vector的学习，list这块的使用就相对比较简单，各位UU们有什么想聊的，可以和博主私信哦~~~