前言

文章綁定了VS平臺下std::list的源碼，大家可以下載了解一下😍

前面我們講了C語言的基礎知識，也了解了一些數據結構，并且講了有關C++的命名空間的一些知識點以及關于C++的缺省參數、函數重載，引用 和 內聯函數也認識了什么是類和對象以及怎么去new一個 ‘對象’ ，以及學習了幾個STL的結構也相信大家都掌握的不錯，接下來博主將會帶領大家繼續學習有關C++比較重要的知識點—— list（STL）。下面話不多說坐穩扶好咱們要開車了😍

一、list簡介

1.概念

std::list是C++標準庫中的雙向鏈表容器。(這里有官方介紹鏈接) 它支持在任意位置進行快速插入和刪除操作，并且在需要對元素進行頻繁的插入和刪除操作時，通常比std::vector更高效。std::list的元素不是在連續內存中存儲，而是通過指針相互連接在一起。

2.特點

1. 雙向訪問：std::list的元素可以通過雙向迭代器從前向后或者從后向前進行訪問。

2. 插入和刪除操作高效：由于std::list的元素是通過指針連接在一起的，插入和刪除操作只需要修改相鄰元素的指針，因此在任意位置進行插入和刪除操作的時間復雜度是O(1)。

3. 不支持隨機訪問：由于std::list的元素不是在連續內存中存儲的，因此不能通過下標來隨機訪問元素。如果需要隨機訪問元素，可以考慮使用std::vector或者std::array。

4. 內存占用相對較大：由于每個元素都需要額外的指針來連接其他元素，std::list的內存占用相對較大。

二、list的使用

list 中的接口比較多，此處類似，只需要掌握如何正確的使用，然后再去深入研究背后的原理，已達到可擴展的能力。以下為list中一些常見的重要接口。

1.list的構造

std::list類提供了多個構造函數，用于創建和初始化std::list對象。官方鏈接點這里跳轉 下面是常用的構造函數列表：

1. 默認構造函數：

   std::list<T> myList;
   

   創建一個空的std::list對象，其中T是元素的類型。

2. 帶有容量參數的構造函數：

   std::list<T> myList(size, value);
   

   創建一個包含size個元素的std::list對象，每個元素的值都是value。

3. 區間構造函數：

   std::list<T> myList(first, last);
   

   創建一個std::list對象，其中包含[first, last)區間的元素。first和last是輸入迭代器，用于指定要拷貝到新std::list中的元素范圍。

4. 拷貝構造函數：

   std::list<T> myList(otherList);
   

   創建一個std::list對象，其中包含與otherList相同的元素。這將執行深拷貝，即將otherList中的元素復制到新的std::list對象中。

5. 移動構造函數：

   std::list<T> myList(std::move(otherList));
   

   創建一個std::list對象，并從其他std::list對象otherList中移動元素到新的std::list對象中。在移動構造函數后，otherList將為空。

注意：上述構造函數中的T表示元素的類型，可以是任何有效的C++類型。

#include <list>int main() {// 默認構造函數std::list<int> myList;// 帶有容量參數的構造函數std::list<int> myList2(5, 10); // 包含5個值為10的元素// 區間構造函數int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};std::list<int> myList3(std::begin(arr), std::end(arr)); // 包含數組arr的元素// 拷貝構造函數std::list<int> myList4(myList2);// 移動構造函數std::list<int> myList5(std::move(myList4)); // myList4將為空return 0;
}

這些是std::list常用的構造函數示例。你可以根據自己的需求選擇適當的構造函數來創建std::list對象。

2.常見的操作

?std::list類型的增、刪、查、改

1. 插入元素：

   • push_back(value)：在列表的末尾插入一個元素。
   • push_front(value)：在列表的開頭插入一個元素。
   • insert(pos, value)：在指定位置pos之前插入一個元素。

2. 刪除元素：

   • pop_back()：刪除列表末尾的元素。
   • pop_front()：刪除列表開頭的元素。
   • erase(pos)：刪除指定位置pos處的元素。
   • erase(first, last)：刪除從[first, last)范圍內的所有元素。

3. 訪問元素：

   • front()：返回列表的第一個元素的引用。
   • back()：返回列表的最后一個元素的引用。

4. 迭代器操作：

   • begin()：返回指向列表第一個元素的迭代器。
   • end()：返回指向最后一個元素之后位置的迭代器。
   • rbegin()：返回指向列表最后一個元素的逆向迭代器。
   • rend()：返回指向第一個元素之前位置的逆向迭代器。

5. 大小和清空操作：

   • size()：返回列表中元素的數量。
   • empty()：檢查列表是否為空。
   • clear()：清除列表中的所有元素。

6. 修改元素：

   • assign(first, last)：用[first, last)范圍內的元素替換列表的內容。
   • assign(n, value)：用n個值為value的元素替換列表的內容。
   • resize(count)：改變列表的大小，使其包含count個元素，并根據需要插入或刪除元素。
   • swap(otherList)：交換當前列表與otherList之間的內容。

7. 查找和排序：

   • find(value)：返回指向第一個值為value的元素的迭代器；如果找不到，則返回end()。
   • sort()：按升序對列表中的元素進行排序。
   • reverse()：反轉列表中的元素的順序。

以上只是std::list的一些常見操作，還有很多其他的成員函數可用于更復雜的操作。這里有官方的鏈接你可以根據具體的需求選擇適當的操作。

以下是一些示例，展示了std::list的常見操作：

#include <list>
#include <iostream>int main() {std::list<int> myList;// 插入元素myList.push_back(1);myList.push_front(2);myList.insert(std::next(myList.begin()), 3);// 刪除元素myList.pop_back();myList.pop_front();myList.erase(std::next(myList.begin()));// 訪問元素std::cout << "Front element: " << myList.front() << std::endl;std::cout << "Back element: " << myList.back() << std::endl;// 迭代器操作for (auto it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;// 大小和清空操作std::cout << "Size: " << myList.size() << std::endl;std::cout << "Empty: " << (myList.empty() ? "Yes" : "No") << std::endl;myList.clear();// 查找和排序myList.push_back(5);myList.push_back(2);myList.push_back(4);myList.push_back(1);auto it = myList.find(4);ifit != myList.end()) {std::cout << "Found value 4" << std::endl;}myList.sort();std::cout << "Sorted list: ";for (const auto& element : myList) {std::cout << element << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

三、list與vector的對比

1. 數據存儲方式：

   • vector：使用連續的內存塊存儲，可以在O(1)時間內訪問任意位置的元素。
   • list：使用雙向鏈表存儲，每個節點存儲一個元素，在O(n)時間內訪問任意位置的元素。

2. 動態性：

   • vector：動態數組，長度可變。能夠動態增長和收縮，但在插入和刪除操作時可能需要重新分配內存，導致數據的搬移。
   • list：由于使用鏈表存儲，插入和刪除操作相對快速，不會涉及內存的重新分配和數據的搬移。

3. 訪問效率：

   • vector：由于數據存儲在連續的內存塊中，可以通過下標訪問元素，提供了O(1)的隨機訪問效率。
   • list：需要遍歷鏈表才能訪問到指定位置的元素，訪問效率為O(n)。

4. 插入和刪除操作：

   • vector：在尾部進行插入和刪除操作效率高，復雜度為O(1)；在中間或頭部進行插入和刪除操作會導致后續元素的移動，復雜度為O(n)。
   • list：在插入和刪除操作時，只需修改相鄰節點的指針，復雜度為O(1)，對于任意位置的插入和刪除都具有較高效率。

5. 內存使用：

   • vector：由于數據存儲在連續的內存塊，相對于list可能產生更少的內存開銷。
   • list：由于每個元素需要額外的指針進行連接，相對于vector可能產生更多的內存開銷。

綜上所述，當需要頻繁進行隨機訪問操作或者需要動態增長和收縮容量時，vector是一個更好的選擇。而在需要頻繁進行插入和刪除操作、對訪問效率要求不高或者需要避免數據搬移時，list是一個更合適的選擇。

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