【c++容器】之list

1、list基本概念

功能：将数据进行链式存储

链表（list）是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

链表的组成：链表由一系列结点组成

结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

STL中的链表是一个双向循环链表

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持每次 前移和后移，属于双向迭代器

list的优点：

• 采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出

• 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：

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• 链表灵活，但是空间(指针域) 和 时间（遍历）额外耗费较大

List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

总结：STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

2、list构造函数

功能描述：

• 创建list容器

函数原型：

• list<T> lst;                     //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：

• list(beg,end);                  //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。

• list(n,elem);                    //构造函数将n个elem拷贝给本身。

• list(const list &lst); //拷贝构造函数。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

/*
list<T> lst;                      //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：
list(beg,end);                    //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
list(n,elem);                     //构造函数将n个elem拷贝给本身。
list(const list &lst);            //拷贝构造函数。


*/

void printList01(const list<int>&L)
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << (*it) << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	//创建list容器
	list<int>L1;     //默认构造

	//添加数据
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	//遍历
	printList01(L1);

	//区间方式构造
	list<int>L2(L1.begin(), L1.end());
	printList01(L2);

	//拷贝构造
	list<int>L3(L1);
	printList01(L3);

	//n个elem
	list<int>L4(10, 1000);
	printList01(L4);

}

int main(void)
{
	test01();
	cin.get();
	return 0;
}

3、list 赋值和交换

功能描述：

• 给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：

• assign(beg, end);                                          //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

• assign(n, elem);                                           //将n个elem拷贝赋值给本身。

• list& operator=(const list &lst);            //重载等号操作符

• swap(lst);                                                      //将lst与本身的元素互换。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

/*

assign(beg, end);                //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem);                 //将n个elem拷贝赋值给本身。
list& operator=(const list &lst);//重载等号操作符
swap(lst);                       //将lst与本身的元素互换。

*/

void printList02(const list<int>&L)
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << (*it) << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test02()
{
	list<int>L1;

	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	printList02(L1);

	//赋值
	list<int>L2;
	L2 = L1;             //operator= 赋值
	printList02(L2);

	list<int>L3;
	L3.assign(L2.begin(), L2.end());
	printList02(L3);

	list<int>L4;
	L4.assign(10, 100);
	printList02(L4);
}

//交换
void test002()
{
	list<int>L1;

	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	list<int>L2;
	L2.assign(10, 100);
	cout << "交换前:" << endl;
	printList02(L1);
	printList02(L2);

	cout << "交换后:" << endl;
	L1.swap(L2);
	printList02(L1);
	printList02(L2);

}

int main(void)
{
	test02();
	cout << "-----------------------" << endl;
	test002();
	cin.get();
	return 0;
}

4、list 大小操作

功能描述：

• 对list容器的大小进行操作

函数原型：

• size();                     //返回容器中元素的个数

• empty();                   //判断容器是否为空

• resize(num);            //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

• resize(num, elem);  //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

/*

size();             //返回容器中元素的个数
empty();            //判断容器是否为空
resize(num);        //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(num, elem);  //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

*/

void printList03(const list<int>&L)
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << (*it) << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test03()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	printList03(L1);

	//判断是否为空
	if (L1.empty())
	{
		cout << "L1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "L1不为空" << endl;
		cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;
	}

	//重新指定大小
	L1.resize(10);
	printList03(L1);    //多出的用默认0填充

	L1.resize(2);
	printList03(L1);    //只取前2个
}

int main(void)
{
	test03();
	cin.get();
	return 0;
}

5、list 插入和删除

功能描述：

• 对list容器进行数据的插入和删除

函数原型：

• push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素

• pop_back();//删除容器中最后一个元素

• push_front(elem);//在容器开头插入一个元素

• pop_front();//从容器开头移除第一个元素

• insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。

• insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。

• insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。

• clear();//移除容器的所有数据

• erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。

• erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。

• remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

/*

* push_back(elem);      //在容器尾部加入一个元素
* pop_back();			//删除容器中最后一个元素

* push_front(elem);		//在容器开头插入一个元素
* pop_front();			//从容器开头移除第一个元素

* insert(pos,elem);		//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
* insert(pos,n,elem);	//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
* insert(pos,beg,end);	//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。

* clear();				//移除容器的所有数据
* erase(beg,end);		//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
* erase(pos);			//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
* remove(elem);			//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

*/

//打印函数
void printList04(const list<int>&L)
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << (*it) << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test04()
{
	list<int>L;
	L.push_back(10);   //尾插
	L.push_back(20);
	L.push_back(30);

	L.push_front(100);  //头插
	L.push_front(200);
	L.push_front(300);

	printList04(L);     //输出

	L.pop_back();       //尾删
	printList04(L);     //输出

	L.pop_front();      //头删
	printList04(L);     //输出

	//插入
	list<int>::iterator it = L.begin();
	L.insert(++it, 1000);   //插入的位置用迭代器
	printList04(L);

	L.insert(it, 3, -100);
	printList04(L);

	//删除
	it = L.begin();
	L.erase(it);          //删除  用迭代器
	printList04(L);

	//移除
	L.push_back(10000);
	printList04(L);

	L.remove(10000);
	printList04(L);

	L.remove(-100);    //全部删除
	printList04(L);

	//清空
	L.clear();
	printList04(L);
}

int main(void)
{
	test04();
	cin.get();
	return 0;  
}

总结：

• 尾插 --- push_back

• 尾删 --- pop_back

• 头插 --- push_front

• 头删 --- pop_front

• 插入 --- insert

• 删除 --- erase

• 移除 --- remove

• 清空 --- clear

6、list 数据存取

功能描述：

• 对list容器中数据进行存取

list不支持[]和at()函数。其底层是链表，不是连续的空间，因此不能直接利用[]和at()，而且它的迭代器也要支持随机访问，只能前移和后移，不能跳跃访问。

函数原型：

• front(); //返回第一个元素。

• back(); //返回最后一个元素。

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void test05()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	cout <<"首元素："<<L1.front() << endl;
	cout << "尾元素：" << L1.back() << endl;

	//验证迭代器
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	it++;            //可以
	it--;            //可以  双向
	//it = it + 1;   //不可以  不支持随机访问
}

int main(void)
{
	test05();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

• list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据

• 返回第一个元素 --- front

• 返回最后一个元素 --- back

7、list 反转和排序

功能描述：

• 将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：

• reverse(); //反转链表

• sort(); //链表排序

所有不支持随机访问迭代器的容器，不支持标准算法

不支持随机访问迭代器的容器，内部会提供一些算法

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

//打印函数
void printList06(const list<int>&L)
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << (*it) << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test06()
{
	//反转
	list<int>L1;
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(40);
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(70);
	cout << "反转前：";
	printList06(L1);

	//反转
	L1.reverse();
	cout << "反转后：";
	printList06(L1);
}

bool compare(int val1,int val2)
{
	return val1 > val2;
}

//排序
void test006()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(40);
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(70);

	//排序
	cout << "排序前：";
	printList06(L1);
	//所有不支持随机访问迭代器的容器，不支持标准算法
	//不支持随机访问迭代器的容器，内部会提供一些算法
	//sort(L1.begin(),L1.end());

	L1.sort();               //默认升序
	cout << "排序后：";
	printList06(L1);

	L1.sort(compare);         //降序
	printList06(L1);
}

int main(void)
{
	test06();
	test006();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

• 反转 --- reverse

• 排序 --- sort （成员函数）

8、排序案例

案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高

排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

#include <iostream>
#include <list>
#include <string>
using namespace std;

/*
案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高
排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

*/

//类
class Person
{
public:
	//构造函数
	Person(string name,int age,int heigh):m_Name(name),m_Age(age),m_Height(heigh)
	{}


public:
	string m_Name;    /*姓名*/
	int m_Age;		  /*年龄*/
	int m_Height;	  /*身高*/
};

//指定排序规则
bool compare(Person &p1,Person &p2)
{
	//按照年龄 升序
	if (p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		//年龄相同 身高降序
		return p1.m_Height > p2.m_Height;
	}
	return p1.m_Age < p2.m_Age;
}

void test07()
{
	list<Person>L;     //创建容器

	Person p1("刘备", 35, 175);
	Person p2("曹操", 45, 180);
	Person p3("孙权", 10, 170);
	Person p4("赵云", 25, 190);
	Person p5("张飞", 35, 160);
	Person p6("关羽", 35, 200);

	//插入到容器
	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);

	//打印
	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << "姓名：" << it->m_Name << " 年龄：" << it->m_Age << " 身高：" << it->m_Height << endl;;
	}

	//排序
	cout << "---------------------------------------------------------------------------------" << endl;
	L.sort(compare);

	cout << "排序后：" << endl;
	//打印
	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << "姓名：" << it->m_Name << " 年龄：" << it->m_Age << " 身高：" << it->m_Height << endl;;
	}
}

int main(void)
{
	test07();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

• 对于自定义数据类型，必须要指定排序规则，否则编译器不知道如何进行排序

• 高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定，并不复杂