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[数据结构与算法]【C++】list常用接口

目录

1.引言

2.list介绍?

3.list相关成员函数?

3.1相关成员类型:?

3.2成员函数?

3.21构造函数:?

4.迭代器使用?

4.1迭代器简介

?4.2正反向迭代器(begin,end/rbegin,rend)

5.元素访问?

6.list容量?

7.元素修改?

7.11头插,尾插(push_front,push_back ), 任意位置插入(inser)

7.12头删,尾删 ,erase?

7.2clear清理?

8.list的操作函数?


1.引言

string容器时关于字符串的,这个和vector,list没啥大的交集,那为啥有了vector还有list?

两者的区别:

  • vector底层实现是数组;list是双向链表
  • vector支持随机访问,list不支持。
  • vector是顺序内存,list不是。
  • vector在中间节点进行插入删除会导致内存拷贝,list不会。
  • vector一次性分配好内存,不够时才进行2倍扩容;list每次插入新节点都会进行内存申请。

6)vector随机访问性能好,插入删除性能差;list随机访问性能差,插入删除性能好。

两者相关应用:

  • vector拥有一段连续的内存空间,因此支持随机访问,如果需要高效的随即访问,而不在乎插入和删除的效率,使用vector。
  • list拥有一段不连续的内存空间,如果需要高效的插入和删除,而不关心随机访问,则应使用list。

2.list介绍?

  1. list是序列容器,允许在序列中的任何位置执行固定O(1)时间复杂度的插入和删除操作,并在两个方向进行迭代。
  2. list容器使用双链表实现;双链表将每个元素存储在不同的位置,每个节点通过next,prev指针链接成顺序表。
  3. list与其他标准序列容器(array,vector和deque)相比,list通常可以在容器内的任何位置插入、提取和移动元素。
  4. list与其他标准序列容器(array,vector和deque)相比,list和forward_list(单链表实现)的主要缺点是他们不能通过位置直接访问元素;例如,要访问列表中的第五个元素,必须从已知位置(开始或结束)迭代到该位置,需要哦线性时间开销。
  5. 存储密度低,list要使用一些额外的内容空间(next,prev)来保持与每个元素相关联(前后续的线性)的链接信息,从而导致存储小元素类型(如char,short,int等)的列表的存储密度低。

讲了这么多就说了:list是双向带头循环列表,内存空间不连续不支持随机访问

3.list相关成员函数?

3.1相关成员类型:?

成员类型定义笔记
value_type第一个模板参数 (T)
allocator_type第二个模板参数(分配))默认值为:分配器<value_type>
参考allocator_type::参考对于默认分配器:value_type&
const_referenceallocator_type:const_reference对于默认分配器:常量 value_type&
指针allocator_type::p对于默认分配器:value_type*
const_pointerallocator_type:const_pointer对于默认分配器:常量value_type*
迭 代指向value_type的双向迭代器可转换为const_iterator
const_iterator用于构造value_type的双向迭代器
reverse_iteratorreverse_iterator<迭代器>
const_reverse_iteratorreverse_iterator<const_iterator>
difference_type有符号整数类型,与以下类型相同:iterator_traits<迭代器>::d验证类型通常与ptrdiff_t相同
size_type一种无符号整数类型,可以表示difference_type的任何非负值通常与size_t相同

3.2成员函数?

3.21构造函数:?

空容器构造函数(默认构造函数)构造一个没有元素的容器。

explicit list (const allocator_type& alloc = allocator_type());

填充构造函数:构造一个包含?n 个元素的容器。每个元素都是?val?的副本。

explicit list (size_type n, const value_type& val = value_type(),
                const allocator_type& alloc = allocator_type());

?范围构造函数构造一个包含与范围?[first,last)?一样多的元素的容器,每个元素都以相同的顺序从该区域中的相应元素构造。

list (InputIterator first, InputIterator last,
         const allocator_type& alloc = allocator_type());

复制构造函数以相同的顺序构造一个容器,其中包含?x?中每个元素的副本。

list (const list& x);

1.list() 定义list类型变量:

list<int> l1;

2.list<int> l2(n,val):填充构造函数:

list<int> l2(7,3); //构造7个初始值为3的数

3.(begin,end)范围构造函数:

	list<int> l1;//构造空链表
	l1.push_back(1);
	l1.push_back(2);
	l1.push_back(3);
 
 //迭代器构造
	list<int> l3(l1.begin(), l1.end());//构造l3,以l1起始区间到终止区间的内容为元素
	
//使用tmp的元素作为迭代区间进行构造
	int tmp[] = { 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	list<int> l4(tmp, tmp+sizeof(tmp)/sizeof(tmp[0]));

4.list (const list& x) 复制构造函数:

list<int> l2(7,3); //构造7个初始值为3的数
list<int> l5(l2); //  //将l2拷贝给l5

4.迭代器使用?

4.1迭代器简介

迭代器跟vector的使用简直一毛一样。


iterator begin();//正向迭代器,对迭代器++,迭代器向后移动
const_iterator begin() const;//正向const迭代器,对迭代器++,迭代器向前移动
 
reverse_iterator rbegin();//反向迭代器,对迭代器++,迭代器向后移动
const_reverse_iterator rbegin() const;//const反向const迭代器,对迭代器++,迭代器向前移动

?4.2正反向迭代器(begin,end/rbegin,rend)

list<int>::iterator it1 = l1.begin();
	while (it1 != l1.end())
	{
		cout << *it1 << " ";
		it1++;
	}
	cout << endl;
 
	//链表不能使用[]进行元素访问,使用迭代器访问,打印l2
	list<int>::iterator it2 = l2.begin();
	while (it2 != l2.end())
	{
		cout << *it2 << " ";
		it2++;
	}
	cout << endl;

有一个细节大家一定要注意,因为list的空间是不连续的,所以我们一定不能像vector那样用下标+[]来访问。要进行访问就要用到迭代器和范围for(也是用迭代器实现的)。?

int main()
{
		list<int> lt;
		for (int i = 1; i <= 8; i+=2)
		{
			lt.push_back(i);//1  3 5 7
		}
		list<int>::reverse_iterator itc = lt.rbegin();
		//或者用auto自动识别类型:auto itc = lt.rbegin();
		while (itc != lt.rend())
		{
			cout << *itc << " "; //7 5 3 1
			itc++;
		}

}

list的访问和vector大差不差,都要通过循环进行打印。

在这里我想强调一点:

它的迭代器前面的类型时不时太多太冗杂,我们直接用auto可以直接省去了。因为auto会根据后面的条件来自动识别变量的类型。

范围for

int main()
{
	
		list<int> lt;
		for (int i = 1; i <= 8; i+=2)
		{
			lt.push_back(i);//1  3 5 7
		}

		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
}

前已经讲过范围for的用饭和作用了,这里就不赘述了。

5.元素访问?

元素访问功能
reference front();? ??返回到容器首元素的引用。
const_reference front() const;?返回到容器首元素的引用
reference back();?? ?返回到容器中最后一个元素的引用。
const_reference back() const;??返回到容器中最后一个元素

?归根到底就两种,front(),返回首元素,back()返回最后一个元素。

int main()
{
	
		list<int> lt;
		for (int i = 1; i <= 8; i+=2)
		{
			lt.push_back(i);//1  3 5 7
		}

		cout << lt.front() << endl;   // 1
		cout << lt.back() << endl;    // 7
}

6.list容量?

容量功能

bool?empty() const;

检查容器是否无元素,即是否 begin() == end() 。
size_type size() const;?? ?返回容器中的元素数,即 std::distance(begin(), end()) 。
size_type max_size() const;? ??返回根据系统或库实现限制的容器可保有的元素最大数量,即对于最大容器的 std::distance(begin(), end()) 。

xdm,这个empty和size已经是老生常谈了,有点新奇的是这个max_size()。

nt main()
{
	
		list<int> lt;
		for (int i = 1; i <= 8; i+=2)
		{
			lt.push_back(i);//1 3 5 7
		}

		cout << lt.empty() << endl;   // 0
		cout << lt.size() << endl;    //4(1 3 5 7)
}

max_size()还有点意思但意思不多。就是返回list容器的最大容量值。

int main()
{
	
		list<int> lt;
		for (int i = 1; i <= 8; i+=2)
		{
			lt.push_back(i);//1 3 5 7
		}

		cout <<"empty: "<< lt.empty() << endl;   // 0
		cout <<"size: " <<lt.size() << endl;    //4(1 3 5 7)
		cout << "max_size: " << lt.max_size() << endl; // 357913941
}

7.元素修改?

修改器? ??功能
void clear();? ??? ?从容器擦除所有元素。此调用后 size() 返回零。
iterator insert( iterator pos, const T& value );? ??在 pos 前插入 value 。
void insert( iterator pos, size_type count, const T& value );? ??
?
在 pos 前插入 value 的 count 个副本。
template< class InputIt >?? ?
void insert( iterator pos, InputIt first, InputIt last);? ??
?
?在 pos 前插入来自范围 [first, last) 的元素
iterator insert( const_iterator pos, std::initializer_list ilist );? ??在 pos 前插入来自 initializer_list ilist 的元素。
iterator erase( iterator pos );? ??
?
移除位于 pos 的元素。
iterator erase( iterator first, iterator last );? ?
?
?移除范围 [first; last) 中的元素。
void pop_back();? ??
?
移除容器的末元素。
void pop_front();? ??移除容器首元素。
void push_front( const T& value );? ?
?
?前附给定元素 value 到容器起始。
void push_back( const T& value );? ??
?
后附给定元素 value 到容器尾。
void resize( size_type count );? ??
?
重设容器大小以容纳 count 个元素。
void resize( size_type count, T value = T() );? ??
?
count - 容器的大小,value - 用以初始化新元素的值
void swap( list& other );? ??将内容与 other 的交换。

7.11头插,尾插(push_front,push_back ), 任意位置插入(inser)

7.t相较于vector,list多了头插和尾插,任意位置插入。 一般vector不支持头插是因为顺序表是从所分配内存的起始地址开始存储的,第0个元素前的空间一般是未分配的,所以无法进行头插。

void test2()
{
	list<int> lt;
	for (int i = 1; i <= 8; i += 2)
	{
		lt.push_back(i);//1 3 5 7
	}
	
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";    //1 3 5 7
	}
	cout << endl; 
	lt.push_front(0);
	lt.push_front(-1);
	cout << lt.front() << endl;  // 0
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";    // -1 0 1 3 5 7
	}
	cout << endl;   
//尾插
	lt.push_back(8);
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";    // -1 0 1 3 5 7 8
	}
}

任意位置插入:insert

  • 在指定位置插入一个值为val的元素
  • 在指定位置插入n个值为val的元素
  • 在指定位置插入一段左闭右开的迭代器区间.
void test3()
{
	
		list<int> lt;
		for (int i = 1; i <= 4; i++)
		{
			lt.push_back(i);//1 2 3 4
		}
		list<int>::iterator pos = find(lt.begin(), lt.end(), 2);
		//1、在2的位置插入值7
		lt.insert(pos, 7);
		for (auto e : lt)
			cout << e << " ";//1 7 2 3 4
		cout << endl;

		//2、在3的位置插入4个5
		pos = find(lt.begin(), lt.end(), 3);
		lt.insert(pos, 4, 5);
		for (auto e : lt)
			cout << e << " ";//1 7 2 5 5 5 5 3 4
		cout << endl;

		//3、在数字3的位置前插入迭代器区间
		pos = find(lt.begin(), lt.end(), 3);
		list<int> lt2(3, 0);
		lt.insert(pos, lt2.begin(), lt2.end());
		for (auto e : lt)
			cout << e << " ";//	1 7 2 5 5 5 5 0 0 0 3 4
	
}

7.12头删,尾删 ,erase?

头删尾删就不过多介绍了

void test4()
{
	list<int> lt;
	for (int i = 1; i <= 8; i += 2)
	{
		lt.push_back(i);//1 3 5 7
	}
	lt.pop_front();
	cout << lt.front() << endl;  // 3
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";    //  3 5 7
	}
	cout << endl;
	//尾删
	lt.pop_back();
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";    // 3  5
	}
}

erase:

  • 删除在指定迭代器位置的元素。
  • 删除指定迭代器区间的元素。
void test5()
{
	list<int> lt;
	for (int i = 1; i <= 8; i++)
	{
		lt.push_back(i);//1 2 3 4 5 6 7 8
	}
	list<int>::iterator pos = find(lt.begin(), lt.end(), 3);
	//1、删除数字是3位置的元素
	lt.erase(pos);
	for (auto e : lt)
		cout << e << " ";//1 2 4 5 6 7
	cout << endl;
	//2、删除值为5后的所有元素
	pos = find(lt.begin(), lt.end(), 5);
	lt.erase(pos, lt.end());
	for (auto e : lt)
		cout << e << " ";//1 2 4
	cout << endl;
}

有一点一定要注意:

list<int>::iterator pos = find(lt.begin(), lt.end(), 3);

这个代码中,找的3是数字3,而不是链表中第三个数据,如果链表中没有3,就删不了。

?这一点一定要注意,也包括上面的insert也有这个,找到某个数字,才能在这个数字前插入不是这个位置。

7.2clear清理?

void test()
{
	list<int> lt(4,3);
	for (auto e : lt)
		cout << e << " ";//3 3 3 3
	cout << endl;
	lt.clear();
	for (auto e : lt)
		cout << e << " ";//空
}

8.list的操作函数?

操作函数功能
void?merge( list& other );归并二个已排序链表为一个。链表应以升序排序。
void?reverse();逆转容器中的元素顺序。
void?unique();从容器移除所有相继的重复元素。只留下相等元素组中的第一个元素。
void?sort();以升序排序元素。保持相等元素的顺序。用 operator< 比较元素

void?merge( ?); 和void?reverse();

void test6()
{
	list<int> lt1;
	for (int i = 4; i <= 8; i++)
	{
	   lt1.push_back(i);//4 5 6 7 8
	}
	list<int> lt2(5, 3);
	lt1.merge(lt2);
	for (auto e : lt1) 
		cout << e << " ";//3 3 3 3 3 4 5 6 7 8
	cout << endl;
	lt1.reverse();
	for (auto e : lt1)
		cout << e << " ";//8 7 6 5 4 3 3 3 3 3
	cout << endl;
}

void unique()? 是删除链表中的重复数据的。

void test7()
{
	list<int> lt1;
	for (int i = 4; i <= 8; i++)
	{
	   lt1.push_back(i);//4 5 6 7 8
	}
	list<int> lt2(5, 3);
	lt1.merge(lt2);
	for (auto e : lt1)
		cout << e << " ";//3 3 3 3 3 4 5 6 7
	cout << endl;
	lt1.unique();
	for (auto e : lt1)
		cout << e << " ";// 3 4 5 6 7
	cout << endl;
}

void sort()? 升序排序

void test7()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(13);
	lt.push_back(7);
	lt.push_front(11);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(9);
	lt.push_back(10);
	for (auto e : lt)
		cout << e << " ";  //11 13 7 4 9 10
	cout << endl; 
	lt.sort();
	for (auto e : lt)
		cout << e << " ";//4 7 9 10 11 13 
	cout << endl;
}

注意:STL库中也有sort函数,但是list定义的对象不用std::sort函数,而是用自己的库函数。

原因是std::sort()需要的时随机访问的迭代器,而list容器相当于双向循环链表,不允许有随机访问(下标+[])的操作。

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