C++_list容器

list容器简介

• 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。
• 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。
• 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，以让其更简单高效。
• 与其他的序列式容器相比，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。
• 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。
• list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息。

list容器使用

（1）构造函数

• list()：构造空list
• list(size_type n, const value_type& val = value_type())：构造list中包含n个val
• list(const list& x)：拷贝构造
• list(InputIterator first, InputIterator last)：用(first, last)区间中的元素构造list

#include<iostream>
#include<list>

using namespace std;

int main()
{
	list<int> l1;
	list<int> l2(4, 100);
	list<int> l3(l2.begin(), l2.end());
	list<int> l4(l3);

	int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
	list<int> l5(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));

	for(list<int>::iterator it = l5.begin(); it != l5.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;

	for(auto& x : l5)
	{
		cout<<x<<" ";
	}
	cout<<endl;
	return 0;
}

（2）迭代器iterator

• begin()+end()：获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
• rbegin()+rend()：获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据的前一个位置的reverse_iterator

#include<iostream>
#include<list>

using namespace std;

void PrintList(const list<int>& li)
{
	for(list<int>::const_iterator cit = li.begin(); cit != li.end(); ++cit)
	{
		cout<<*cit<<" ";
	}
	cout<<endl;
}

int main()
{	
	int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0};
	list<int> li(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));
	
	//iterator
	for(list<int>::iterator it = li.begin(); it != li.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;

	//reverse_iterator
	for(list<int>::reverse_iterator rit = li.rbegin(); rit != li.rend(); ++rit)
	{
		cout<<*rit<<" ";
	}
	cout<<endl;

	//const_iterator
	PrintList(li);
	return 0;
}

（3）容量空间

• empty()
• size()

（4）元素接口

• front：返回list的第一个节点中值的引用
• back：返回list的最后一个节点中值的引用

（5）增删查改

• push_front()
• pop_front()
• push_back()
• pop_back()
• insert(iterator pos, value_type val)：在pos之前插入val
• erase(iterator pos)：删除pos数据
• swap()：交换两个list中的元素
• clear()

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<list>
#include<vector>

using namespace std;

void PrintList(const list<int>& li)
{
	for(auto x : li)
	{
		cout<<x<<" ";
	}
	cout<<endl;
}

int main()
{
	int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0};
	list<int> li(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));
	PrintList(li);

	li.push_front(10);
	li.push_back(20);
	PrintList(li);

	li.pop_front();
	li.pop_back();
	PrintList(li);

/*
	list<int>::iterator pos = find(li.begin(), li.end(), 3);
	cout<<*pos<<endl;
*/

	auto pos = ++li.begin();
	cout<<*pos<<endl;

	li.insert(pos, 100);
	PrintList(li);

	li.insert(pos, 5, 200);
	PrintList(li);

	vector<int> v{300, 301, 302};
	li.insert(pos, v.begin(), v.end());
	PrintList(li);

	li.erase(pos);
	PrintList(li);

	list<int> tmp(li);

	li.erase(li.begin(), li.end());
	PrintList(li);

	PrintList(tmp);
	
	list<int> l{12, 23, 34, 45, 56};
	PrintList(l);
	PrintList(tmp);
	l.swap(tmp);
	PrintList(l);
	PrintList(tmp);

	cout<<l.size()<<endl;
	return 0;
}

（6）迭代器失效问题

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。

#include<iostream>
#include<list>

using namespace std;

void PrintList(const list<int>& li)
{
	for(auto it = li.begin(); it != li.end(); ++it)
	{
		cout<<*it<<" ";
	}
	cout<<endl;
}

int main()
{
	list<int> li{12, 23, 34, 45, 56, 67, 78};
	PrintList(li);

/*
 * 本段程序会崩溃
 * erase执行后，it所指节点已经被删除，导致it失效
 * 在下一次使用时，必须先赋值
	for(auto it = li.begin(); it != li.end(); ++it)
	{
		li.erase(it);
	}
*/

	for(auto it = li.begin(); it != li.end();)
	{
		it = li.erase(it);
	}

	PrintList(li);
	return 0;
}