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list从0到1的突破

2024-10-17 26
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简介： list从0到1的突破

前言

前面我们学习了vector,本节我们将对新的容器list进行拆分学习，并且有了string和vector的基础，list容器的方法学习起来就会轻松很多。

1.list的介绍

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. list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.list的常见接口

2.1 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()         拷贝空的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

void test1() {
  list<int>l1;
  list<int>l2(5, 10);
  list<int>l3(l2.begin(), l2.end());//迭代器构造
  list<int>l4(l2);//拷贝构造
  //以数组区间迭代器构造list
  float arr[] = { 5.20,13.14,9.99,8.88 };
  list<float>l5(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(float));
  // 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<float> ::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 : l6) {
    cout << e << " ";
  }
}

注意：遍历链表只能用迭代器和范围for

2.2 list iterator 的使用

void TestList2()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
    list<int> l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
    // 使用正向迭代器正向list中的元素
    // 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;
    // 使用反向迭代器逆向打印list中的元素
    // list<int>::reverse_iterator rit = l.rbegin();
    auto rit = l.rbegin();
    while (rit != l.rend())
    {
        cout << *rit << " ";
        ++rit;
    }
    cout << endl;
}

跟vector几乎是一样的

注意：

1. begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动

2. rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向前移动

2.3 list capacity

2.4 list element access

官方测试代码展示

list<int> mylist;
mylist.push_back(10);
while (mylist.back() != 0)
{
  mylist.push_back(mylist.back() - 1);
}
cout << "mylist contains:";
for (list<int>::iterator it = mylist.begin(); it != mylist.end(); ++it)
  std::cout << ' ' << *it;
cout << '\n';

2.5 list modifiers

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 

void print_list(const list<int>& ml) {
  // 注意这里调用的是list的 begin() const，返回list的const_iterator对象
  list<int>::const_iterator it = ml.begin();
  while (it != ml.end()) {
    cout << *it << " ";
    it++;
  }
  cout << endl;
}
void TestList3() {
  list<int>mylist{ 1,2,3,4,5 };
  mylist.push_back(6);
  mylist.push_front(0);
  print_list(mylist);
  mylist.pop_back();
  mylist.pop_front();
  print_list(mylist);
}
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();
  list<int>::iterator pos = ++L.begin();
  cout << *pos << endl;
  // 在pos前插入值为4的元素
  L.insert(pos, 4);
  print_list(L);
  // 在pos前插入5个值为5的元素
  L.insert(pos, 5, 5);
  print_list(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());
  print_list(L);
  // 删除pos位置上的元素
  L.erase(pos);
  print_list(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());
  print_list(L);
}

这里我们设置了一个打印链表值的函数，方便打印链表，只是打印整数，想打印其他值可以参考vector建立一个模版打印函数，让编译器自己推测打印数据的类型。

template <class Container>
void print(const Container& v) {
  auto it = v.begin();
  while (it != v.end()) {
    cout << *it << " ";
    it++;
  }
  cout << endl;
}
void TestList5()
{
  // 用数组来构造list
  int array1[] = { 1, 2, 3 ,4 ,5};
  list<int> l1(array1, array1 + sizeof(array1) / sizeof(array1[0]));
  print_list(l1);
  list<int>l2{ 6,7,8,9,10 };
  // 交换l1和l2中的元素
  l1.swap(l2);
  print_list(l1);
  print_list(l2);
  // 将l2中的元素清空
  l2.clear();
  cout << l2.size() << endl;
}

3.list的迭代器失效

此处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。

void TestList() {
  int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
  list<int>l1 (arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
  auto it = l1.begin();
  while (it != l1.end()) {
    l1.erase(it);
    it++;
  }
}

修改后：

void TestList() {
  int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
  list<int>l1 (arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
  print(l1);
  auto it = l1.begin();
  while (it != l1.end()) {
    //等价于l1.erase(it++);
    it = l1.erase(it);
    
  }
  print(l1);
}

变式删除偶数：

void TestList1() {
  int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
  list<int>l1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
  print(l1);
  auto it = l1.begin();
  while (it != l1.end()) {
    if(*it%2==0)
    it = l1.erase(it);
    else
    it++;
  }
  print(l1);
}

附整套练习源码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <list>
#include <vector>
using namespace std;
void test1() {
  list<int>l1;
  list<int>l2(5, 10);
  list<int>l3(l2.begin(), l2.end());//迭代器构造
  list<int>l4(l2);//拷贝构造
  //以数组区间迭代器构造list
  float arr[] = { 5.20,13.14,9.99,8.88 };
  list<float>l5(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(float));
  // 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<float> ::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 : l6) {
    cout << e << " ";
  }
  cout << endl;
  cout << l5.size() << 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]));
  // 使用正向迭代器正向list中的元素
  // 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;
  // 使用反向迭代器逆向打印list中的元素
  // list<int>::reverse_iterator rit = l.rbegin();
  auto rit = l.rbegin();
  while (rit != l.rend())
  {
    cout << *rit << " ";
    ++rit;
  }
  cout << endl;
}
void test3() {
    list<int> mylist;
    mylist.push_back(10);
    while (mylist.back() != 0)
    {
      mylist.push_back(mylist.back() - 1);
    }
    cout << "mylist contains:";
    for (list<int>::iterator it = mylist.begin(); it != mylist.end(); ++it)
      std::cout << ' ' << *it;
    cout << '\n';
}
template <class Container>
void print(const Container& v) {
  auto it = v.begin();
  while (it != v.end()) {
    cout << *it << " ";
    it++;
  }
  cout << endl;
}
void print_list(const list<int>& ml) {
  // 注意这里调用的是list的 begin() const，返回list的const_iterator对象
  list<int>::const_iterator it = ml.begin();
  while (it != ml.end()) {
    cout << *it << " ";
    it++;
  }
  cout << endl;
}
void TestList3() {
  list<int>mylist{ 1,2,3,4,5 };
  mylist.push_back(6);
  mylist.push_front(0);
  print_list(mylist);
  mylist.pop_back();
  mylist.pop_front();
  print_list(mylist);
}
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();
  list<int>::iterator pos = ++L.begin();
  cout << *pos << endl;
  // 在pos前插入值为4的元素
  L.insert(pos, 4);
  print_list(L);
  // 在pos前插入5个值为5的元素
  L.insert(pos, 5, 5);
  print_list(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());
  print_list(L);
  // 删除pos位置上的元素
  L.erase(pos);
  print_list(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());
  print_list(L);
}
void TestList5()
{
  // 用数组来构造list
  int array1[] = { 1, 2, 3 ,4 ,5};
  list<int> l1(array1, array1 + sizeof(array1) / sizeof(array1[0]));
  //print_list(l1);
  print(l1);
  list<int>l2{ 6,7,8,9,10 };
  // 交换l1和l2中的元素
  l1.swap(l2);
  //print_list(l1);
  //print_list(l2);
  print(l1);
  print(l2);
  // 将l2中的元素清空
  l2.clear();
  cout << l2.size() << endl;
}
void TestList() {
  int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
  list<int>l1 (arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
  print(l1);
  auto it = l1.begin();
  while (it != l1.end()) {
    //等价于l1.erase(it++);
    it = l1.erase(it);
    
  }
  print(l1);
}
void TestList1() {
  int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
  list<int>l1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
  print(l1);
  auto it = l1.begin();
  while (it != l1.end()) {
    if(*it%2==0)
    it = l1.erase(it);
    else
    it++;
  }
  print(l1);
}
int main() {
  //test3();
  TestList1();
  return 0;
}

结束语

本节内容就到此结束啦，相信大家对list有了进一步的了解，下节我们将一步一步实现自己的list!

最后感谢各位友友的支持，给小编点个赞吧！！！

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