【C++】list的使用

1. list的使用

首先，在使用list之前，我们得先了解list到底是个什么东西，查看文档可以了解到，list的底层是一个带头双向循环链表。

按照顺序，我们首先来了解一下list的默认成员函数，这里我们不关注后面关于allocator的参数。

1. 构造函数

接下来通过一段代码来了解一下：

void Test_construct()
{
    
    
	list<int> lt1;
	list<int> lt2(5, 2);
	list<int> lt3(lt2.begin(), lt2.end());
	list<int> lt4(lt3);
}

2.迭代器的使用和数据访问

我们知道，迭代器设计模式的出现就是为了让所有的容器都有统一的访问方式，所以这里迭代器的使用与之前讲的string和vector没有任何区别。

void Test_Iterator()
{
    
    
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(6);
	//写
	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
    
    
		*it *= 10;
		++it;
	}
	//读
	it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}

但是对于string和vector，我们对其中数据访问的方式有三种：[]下标访问，迭代器，范围for。其中使用[]访问的目的是为了访问到任意元素的时间复杂度都为O(1)，但是对于list的结构：链表，我们，没办法做到O(1)的访问，所以这里就没有重载[]的必要了所以对于list的访问方式只有迭代器和范围for两种。

3. 容量相关

1. size：拿到list的数据个数

由于list的结构，所以不会出现有容量的概念，因为每次插入数据或者删除数据的时候，直接插入或删除一个节点即可。所以这里只提供了size这个接口用于返回数据个数。

2. resize：改变数据个数

和其他STL容器的接口相同的用法

3. clear：清空容器中的所有数据

void Test_Capacity()
{
    
    
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(6);
	cout << "size:" << lt.size() << endl;
	lt.resize(5);
	cout << "size:" << lt.size() << endl;
	lt.resize(10, 20);
	cout << "size:" << lt.size() << endl;
	auto begin = lt.begin();
	while (begin != lt.end())
	{
    
    
		cout << *begin << " ";
		++begin;
	}
	cout << endl;
	lt.clear();
	cout << "size:" << lt.size() << endl;
}

4. 数据修改

由于链表结构的特殊性，我们可以很方便的头插，尾插或者在任意位置插入，所以在这里库里面对于数据插入提供了很多种方式

1.数据插入

1. push_back：尾插

2. push_front：头插

3.insert：在任意位置插入删除

void Test_insert()
{
    
    
	vector<int> v(5, 888);
	list<int> lt;
	//尾插
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(6);
	auto it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	//头插
	lt.push_front(10);
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	//在任意位置插入
	auto it_push = ++lt.begin();//从第二个位置开始
	lt.insert(it_push, 30);//插入一个值
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	++it_push;
	lt.insert(it_push, 5, 50);//插入n个值
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	++it_push;
	lt.insert(it_push, v.begin(), v.end());//插入一个迭代器区间
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
}

2. 数据删除

与数据插入相对应的，数据删除也有三个

1. pop_back：尾删

2.pop_front：头删

3.erase：任意位置删除

void Test_erase()
{
    
    
	list<int> lt;
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
    
    
		lt.push_back(i);
	}
	auto it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	//头删
	lt.pop_front();
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	//尾删
	lt.pop_back();
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	//任意位置删除
	auto pos = ++lt.begin();
	pos = lt.erase(pos);//删除某一位置
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	auto start = ++pos;
	auto end = ++(++start);
	lt.erase(start, end);//删除一个迭代器区间
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
}

5.其他接口

除了上述的接口之外，还有一些我们之前在string和vector中没有见到的接口，下面我们来看看他们的用法

1. remove：删除list中指定值

void Test_remove()
{
    
    
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(6);
	lt.push_back(7);
	lt.push_back(8);
	auto it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	lt.remove(5);
	lt.remove(10);
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
}

可以看到，remove对于list中不存在的元素不会做任何操作

2. sort：排序list

看到这里肯定会有人有疑惑，sort算法库里面不是实现过吗？为什么又要重新在list里实现一下，我直接用算法库里面的不行吗？

✅答案是：不行，接下来看实验==》

可以看到，在编译的过程就已经报错了，这是因为库里面没有支持list迭代器类型的构造，为啥嘞？因为之前sort对容器内部的元素操作使用了+和-操作，但是list由于结构的限制，不支持迭代器的这个行为，所以对于list，要重新在库里面实现一个sort。

3. unique:删除list中的重复值

这里注意一下，在使用unique之前要确保list是有序的，否则不能完成删除所有重复值的功能

void Test_Sort()
{
    
    
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(10);
	lt.push_back(9);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(6);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(7);
	lt.push_back(6);
	cout << "原list:";
	auto it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	lt.unique();
	cout << "尝试在乱序的情况下使用unique：";
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	lt.sort();
	cout << "排序list：";
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
	cout << "对有序的list使用unique：";
	lt.unique();
	it_out = lt.begin();
	while (it_out != lt.end())
	{
    
    
		cout << *it_out << " ";
		++it_out;
	}
	cout << endl;
}