【STL】list介紹（附與vector的比較）

文章目錄

  • 1.關于list
  • 2.使用
    • 2.1 list的構造
    • 2.2 list 迭代器的使用
    • 2.3 list 容量操作
      • 2.3.1 size()
      • 2.3.2 empty()
      • 2.3.3 resize()
    • 2.4 list 元素訪問
      • 2.4.1 front()
      • 2.4.2 back()
    • 2.5 list 修改操作
      • 2.5.1 push_front()
      • 2.5.2 pop_front()
      • 2.5.3 push_back()
      • 2.5.4 pop_back()
      • 2.5.5 insert()
      • 2.5.6 erase()
      • 2.5.7 swap()
      • 2.5.8 clear()
    • 2.6其它
      • 2.6.1 remove()
      • 2.6.2 remove_if()
      • 2.6.3 unique()
      • 2.6.4 sort()
      • 2.6.5 merge()
      • 2.6.6 reverse()
  • 3. vector和list對比

1.關于list

? list也是STL提供的一個容器，其底層是一個帶頭雙向循環鏈表，因此，其優缺點如下：

優點：

  1. 插入和刪除效率高：在鏈表的任意位置插入或刪除元素的時間復雜度為 O (1)，這使得list在需要頻繁插入和刪除元素的場景下非常高效。
  2. 內存管理靈活：list的元素在內存中不是連續存儲的，因此可以靈活地分配和釋放內存，避免了內存碎片的問題。

缺點：

  1. 隨機訪問效率低：由于list是雙向鏈表，不支持隨機訪問，要訪問第 n 個元素，需要從頭或尾開始遍歷鏈表。
  2. 空間開銷大：每個元素除了存儲自身的數據外，還需要額外的指針來指向前一個和后一個元素，因此空間開銷較大。

在這里插入圖片描述

2.使用

? 這里也只介紹常用的一些接口。

2.1 list的構造

1.聲明及說明

構造函數聲明說明
list(size_type n,const value_type& val = value_type())構造包含n個val元素的list
list()構造空的list
list(const list& x)拷貝構造
list (InputIterator ?rst, InputIterator last)[first,last)區間元素構造

2.示例

#include <iostream>
#include <list> //注意包含頭文件<list>
using namespace std;template <class T>
void print_list(list<T>& lt)
{for (auto& e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;
}void list_test1()
{list<int> lt1;                         // 構造空的lt1list<int> lt2(5, 10);                 // 4個值為10的元素構造lt2list<int> lt3(lt2.begin(), lt2.end()); // 用lt2的[begin(), end()）區間構造lt3list<int> lt4(lt3);                    // 用lt3拷貝構造lt4list<int> lt5{ 1,2,3,4,5 };           //列表格式構造 C++11支持print_list(lt1);//  print_list(lt2);//10 10 10 10 10print_list(lt3);//10 10 10 10 10print_list(lt4);//10 10 10 10 10print_list(lt5);//1 2 3 4 5
}int main()
{list_test1();return 0;
}

2.2 list 迭代器的使用

1.聲明及說明

聲明說明
begin() + end()返回第一個元素的迭代器+返回最后一個元素下一個位置的迭代器
rbegin() + rend()返回反向第一個元素的reverse_iterator，返回反向最后一個元素下一個位置的reverse_iterator

在這里插入圖片描述

2.示例

void list_test2()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };           //列表格式構造 C++11支持list<int>::iterator it = lt.begin();while (it != lt.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;//輸出：1 2 3 4 5list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();while (rit != lt.rend()){cout << *rit << " ";++rit;}cout << endl;//輸出：5 4 3 2 1
}int main()
{list_test2();return 0;
}

2.3 list 容量操作

2.3.1 size()

1.聲明及功能

聲明功能
size_type size() const返回list內有效元素個數

2.示例

void list_test3()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };cout << lt.size() << endl;  //5
}int main()
{list_test3();return 0;
}

2.3.2 empty()

1.聲明及功能

聲明功能
bool empty() const檢測list是否為空

2.示例

void list_test4()
{list<int> lt1;list<int> lt2{ 1,2,3,4,5 };if (lt1.empty()){cout << "lt1 is empty" << endl;}else{cout << "lt1 is not empty" << endl;}//輸出：lt1 is emptyif (lt2.empty()){cout << "lt2 is empty" << endl;}else{cout << "lt2 is not empty" << endl;}//輸出：lt2 is not empty
}int main()
{list_test4();return 0;
}

2.3.3 resize()

1.聲明及功能

聲明功能
void resize (size_type n);將list的size調整為n。如果n大于當前list的size()，則在列表末尾插入默認構造的元素。如果n小于當前list的size()，則刪除超出n的元素。
void resize (size_type n, const value_type& val);將list的size調整為n。如果n大于當前列表的size()，則在列表末尾插入足夠數量的值為val的元素。如果n小于當前列表的大小，則刪除超出n的元素。

2.示例

void list_test5()
{list<int> lt1(5, 1);list<int> lt2(5, 2);print_list(lt1);//1 1 1 1 1print_list(lt2);//2 2 2 2 2lt1.resize(10, 2);print_list(lt1);//1 1 1 1 1 2 2 2 2 2lt1.resize(2, 0);print_list(lt1);//1 1lt2.resize(1);print_list(lt2);//2lt2.resize(10);print_list(lt2);//2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 }int main()
{list_test5();return 0;
}

2.4 list 元素訪問

2.4.1 front()

1.聲明及功能

聲明功能
reference front();返回list第一個節點的值的引用

2.示例

void list_test6()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };print_list(lt);//1 2 3 4 5++lt.front();//2 2 3 4 5print_list(lt);}
int main()
{list_test6();return 0;
}

2.4.2 back()

1.聲明及功能

聲明功能
reference back();返回list的最后一個節點中值的引用

2.示例

void list_test7()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };print_list(lt);//1 2 3 4 5--lt.back();print_list(lt);//1 2 3 4 4}
int main()
{list_test7();return 0;
}

2.5 list 修改操作

2.5.1 push_front()

1.聲明及功能

聲明功能
void push_front (const value_type& val);在list首元素前插入值為val的元素

2.示例

void list_test8()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };print_list(lt);//1 2 3 4 5lt.push_front(0);print_list(lt);//0 1 2 3 4 5}
int main()
{list_test8();return 0;
}

2.5.2 pop_front()

1.聲明及功能

聲明功能
void pop_front();刪除list中第一個元素

2.示例

void list_test9()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };print_list(lt);//1 2 3 4 5 lt.pop_front();print_list(lt);//2 3 4 5}
int main()
{list_test9();return 0;
}

2.5.3 push_back()

1.聲明及功能

聲明功能
void push_back (const value_type& val);在list尾部插入值為val的元素

2.示例

void list_test10()
{list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);print_list(lt);//1 2 3 4 5
}
int main()
{list_test10();return 0;
}

2.5.4 pop_back()

1.聲明及功能

聲明功能
void pop_back();刪除list中最后一個元素

2.示例

void list_test11()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };print_list(lt);//1 2 3 4 5lt.pop_back();lt.pop_back();lt.pop_back();lt.pop_back();print_list(lt);//1}
int main()
{list_test11();return 0;
}

2.5.5 insert()

1.聲明及功能

聲明功能
iterator insert (iterator position, const value_type& val);在position位置前插入值為val的元素
void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);在position位置前插入n個值為val的元素
template < class InputIterator > void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);在position位置前插入指定區域[first,last)對應值的元素

2.示例

void list_test12()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };list<int> lt1{ 1,1,1,1,1 };print_list(lt);//1 2 3 4 5list<int>::iterator it = ++lt.begin();lt.insert(it, 0);print_list(lt);//1 0 2 3 4 5lt.insert(lt.begin(), 3, 0);print_list(lt);//0 0 0 1 0 2 3 4 5lt.insert(lt.begin(), lt1.begin(), lt1.end());print_list(lt);//1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 2 3 4 5
}
int main()
{list_test12();return 0;
}

2.5.6 erase()

1.聲明及功能

聲明功能
iterator erase (iterator position);刪除position位置的值,并返回position下一個位置的iterator
iterator erase (iterator first, iterator last);刪除指定區間[first,last)的元素并返回last位置的iterator

在這里插入圖片描述

2.示例

void list_test13()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };print_list(lt);//1 2 3 4 5 6 7 8 9 10list<int>::iterator it1 = lt.begin();while (it1 != lt.end()){if (*it1 == 5){it1 = lt.erase(it1); //it指向值為6的位置cout << *it1 << endl;//6continue;}it1++;}print_list(lt);//1 2 3 4 5 7 8 9 10list<int>::iterator first = ++lt.begin();//指向2的位置list<int>::iterator last = --lt.end(); //指向10的位置list<int>::iterator it2 = lt.erase(first, last);//刪除[first,last) it2指向last的位置即9的位置cout << *it2 << endl;//10print_list(lt);//1 10
}
int main()
{list_test13();return 0;
}

2.5.7 swap()

1.聲明及功能

聲明功能
void swap (list& x);交換兩個list

2.示例

void list_test14()
{list<int> lt1{ 1,2,3,4,5 };list<int> lt2{ 5,4,3,2,1 };print_list(lt1);//1 2 3 4 5print_list(lt2);//5 4 3 2 1lt1.swap(lt2);print_list(lt1);//5 4 3 2 1print_list(lt2);//1 2 3 4 5
}
int main()
{list_test14();return 0;
}

2.5.8 clear()

1.聲明及功能

聲明功能
void clear();清空list中的有效元素（不包括頭節點）

2.示例

void list_test15()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };print_list(lt);//1 2 3 4 5lt.clear();print_list(lt);// 
}
int main()
{list_test15();return 0;
}

2.6其它

2.6.1 remove()

1.聲明及功能

聲明功能
void remove (const value_type& val);刪除值為val的元素

2.示例

void list_test16()
{list<int> lt{ 10,20,30,40,50 };print_list(lt);//10 20 30 40 50lt.remove(30);//有30則刪除print_list(lt);//10 20 40 50lt.remove(1);//無1則不刪除print_list(lt);//10 20 40 50}
int main()
{list_test16();return 0;
}

2.6.2 remove_if()

1.聲明及功能

聲明功能
template < class Predicate> void remove_if (Predicate pred);刪除滿足（）中條件的值，其中可以是函數指針或者函數對象

2.示例

bool if_even(int n)
{return n % 2 != 0;
}void list_test17()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };print_list(lt);//1 2 3 4 5lt.remove_if(if_even);//刪除奇數print_list(lt);//2 4
}
int main()
{list_test17();return 0;
}

2.6.3 unique()

1.聲明及功能

聲明功能
void unique();刪除list中連續重復的值，一段連續值只保留一個（注意區分，不是完全去重）

2.示例

void list_test18()
{list<int> lt{ 1,1,1,2,2,2,3,3,4,5,5 };print_list(lt);//1 1 1 2 2 2 3 3 4 5 5 lt.unique();//連續重復的數，僅保留一個print_list(lt);//1 2 3 4 5 list<int> lt1{ 1,1,1,2,2,2,1,1,2,2,3,3,4,5,5 };print_list(lt1);1 1 1 2 2 2 1 1 2 2 3 3 4 5 5 lt1.unique();print_list(lt1);//1 2 1 2 3 4 5
}int main()
{list_test18();return 0;
}

2.6.4 sort()

1.聲明及功能

聲明功能
void sort();默認按升序排序
template < class Compare> void sort (Compare comp);按comp方法進行排序

2.示例

struct cmp
{bool operator()(int a,int b) {return a > b;}
};
void list_test19()
{list<int> lt{ 3,1,2,5,4,0,2 };print_list(lt);//3 1 2 5 4 0 2lt.sort();//默認升序排列print_list(lt);//0 1 2 2 3 4 5lt.sort(cmp());//自定義降序排列print_list(lt);//5 4 3 2 2 1 0
}
int main()
{list_test19();return 0;
}

2.6.5 merge()

1.聲明及功能

聲明功能
void merge (list& x);合并兩個list為一個有序的list（僅適用于兩個已排序的list(升序)）

2.示例

void list_test20()
{list<int> lt1{ 1,2,6,4,5 };list<int> lt2{ 0,4,21,3,4 };lt1.sort();lt2.sort();lt1.merge(lt2);//將lt2合并到lt1中，合并成一個升序listprint_list(lt1);//0 1 2 3 4 4 4 5 6 21print_list(lt2);//
}
int main()
{list_test20();return 0;
}

2.6.6 reverse()

1.聲明及功能

聲明功能
void reverse();翻轉list

2.示例

void list_test21()
{list<int> lt{ 1,2,3,4,5 };print_list(lt);//1 2 3 4 5lt.reverse();print_list(lt);//5 4 3 2 1
}
int main()
{list_test21();return 0;
}

3. vector和list對比

對比vectorlist
底層結構動態順序表帶頭雙向循環鏈表
訪問支持隨機訪問，可使用首地址+下標，[]形式不能隨機訪問
插入刪除任意位置插入刪除效率較低，需挪動元素任意位置插入刪除效率較高
空間利用率底層為連續空間，空間利用率高，緩存利用率高節點動態開辟，容易造成內存碎片，空間利用率低，緩存利用率低
迭代器原生態指針指針進行了封裝
迭代器失效容器相關操作都可能導致迭代器失效，如插入引起擴容、刪除元素等時插入元素不會導致迭代器失效，刪除節點會導致且只影響當前迭代器
使用場景想進行隨機訪問，不關心插入刪除效率時有大量插入刪除場景，不在意隨機訪問效率時

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