[C++ STL] list使用详解

一、list介绍：

List由双向链表（doubly linked list）实现而成，元素也存放在堆中，每个元素都是放在一块内存中，他的内存空间可以是不连续的，通过指针来进行数据的访问，这个特点使得它的随机存取变得非常没有效率，因此它没有提供[]操作符的重载。但是由于链表的特点，它可以很有效率的支持任意地方的插入和删除操作。

二、用法

1、头文件

#include <list>
//list属于std命名域的，因此需要通过命名限定，例如using std::list;

2、定义及初始化

list<int> a; //定义一个int类型的列表a
list<int> a(10); //定义一个int类型的列表a，并设置初始大小为10
list<int> a(10, 1); //定义一个int类型的列表a，并设置初始大小为10且初始值都为1
list<int> b(a); //定义并用列表a初始化列表b
deque<int> b(a.begin(), ++a.end()); //将列表a中的第1个元素作为列表b的初始值

除此之外，还可以直接使用数组来初始化向量：

int n[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
list<int> a(n, n + 5);              //将数组n的前5个元素作为列表a的初值

3、基本操作

(1) 容量函数

• 容器大小： lst.size();
• 容器最大容量： lst.max_size();
• 更改容器大小： lst.resize();
• 容器判空： lst.empty();

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    list<int> lst;
    for (int i = 0; i<6; i++)
    {
        lst.push_back(i);
    }

    cout << "元素大小： " << lst.size() << endl;
    cout << "元素最大容量： " << lst.max_size() << endl;
    lst.resize(0); //更改元素大小
    cout << "元素大小： " << lst.size() << endl;
    if (lst.empty())
        cout << "元素为空" << endl;

    return 0;
}

/*
元素大小： 6
元素最大容量： 357913941
元素大小： 0
元素为空
*/

(2) 增加函数

• 头部添加元素：lst.push_front(const T& x);
• 末尾添加元素： lst.push_back(const T& x);
• 任意位置插入一个元素： lst.insert(iterator it, const T& x);
• 任意位置插入n个相同元素： lst.insert(iterator it, int n, const T& x);
• 插入另一个向量的[forst,last]间的数据： lst.insert(iterator it, iterator first, iterator last);

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    list<int> lst;

    //头部增加元素
    lst.push_front(4);
    //末尾添加元素
    lst.push_back(5);
    //任意位置插入一个元素
    list<int>::iterator it = lst.begin();
    lst.insert(it, 2);
    //任意位置插入n个相同元素
    lst.insert(lst.begin(), 3, 9);
    //插入另一个向量的[forst,last]间的数据
    list<int> lst2(5, 8);
    lst.insert(lst.begin(), lst2.begin(), ++lst2.begin());

    //display lst
    cout << "lst: ";
    for (it = lst.begin(); it != lst.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

/*
lst: 8 9 9 9 2 4 5
*/

(3) 删除函数

• 头部删除元素：lst.pop_front();
• 末尾删除元素： lst.pop_back();
• 任意位置删除一个元素： lst.erase(iterator it);
• 删除[first,last]之间的元素： lst.erase(iterator first, iterator last);
• 清空所有元素： lst.clear();

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    list<int> lst;
    for (int i = 0; i < 8; i++)
        lst.push_back(i);

    //头部删除元素
    lst.pop_front();
    //末尾删除元素
    lst.pop_back();
    //任意位置删除一个元素
    list<int>::iterator it = lst.begin();
    lst.erase(it);
    //删除[first,last]之间的元素
    lst.erase(lst.begin(), ++lst.begin());

    //display lst
    cout << "lst: ";
    for (it = lst.begin(); it != lst.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;

    //清空所有元素
    lst.clear();

    //clear, display lst
    cout << "clear,lst: ";
    for (it = lst.begin(); it != lst.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

/*
lst: 3 4 5 6
clear,lst:
*/

(4) 迭代器

• 开始迭代器指针：lst.begin();
• 末尾迭代器指针：lst.end(); //指向最后一个元素的下一个位置
• 指向常量的开始迭代器指针： lst.cbegin(); //意思就是不能通过这个指针来修改所指的内容，但还是可以通过其他方式修改的，而且指针也是可以移动的。
• 指向常量的末尾迭代器指针： lst.cend();
• 反向迭代器指针，指向最后一个元素： lst.rbegin();
• 反向迭代器指针，指向第一个元素的前一个元素： lst.rend();

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    list<int> lst;
    lst.push_back(1);
    lst.push_back(2);
    lst.push_back(3);

    cout << "*(lst.begin()): " << *(lst.begin()) << endl;
    cout << "*(lst.end()): " << *(--lst.end()) << endl;
    cout << "*(lst.cbegin()): " << *(lst.cbegin()) << endl;
    cout << "*(lst.cend()): " << *(--lst.cend()) << endl;
    cout << "*(lst.rbegin()): " << *(lst.rbegin()) << endl;
    cout << "*(lst.rend()): " << *(--lst.rend()) << endl;
    cout << endl;

    return 0;
}

/*
*(lst.begin()): 1
*(lst.end()): 3
*(lst.cbegin()): 1
*(lst.cend()): 3
*(lst.rbegin()): 3
*(lst.rend()): 1
*/

(5) 访问函数

• 访问第一个元素： lst.front();
• 访问最后一个元素： lst.back();

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    list<int> lst;
    for (int i = 0; i < 6; i++)
        lst.push_back(i);

    //访问第一个元素
    cout << "访问第一个元素: " << lst.front() << endl;
    //访问最后一个元素
    cout << "访问最后一个元素: " << lst.back() << endl;

    return 0;
}

/*
访问第一个元素: 0
访问最后一个元素: 5
*/

(6) 其他函数

• 多个元素赋值： lst.assign(int nSize, const T& x); //类似于初始化时用数组进行赋值
• 交换两个同类型容器的元素： swap(list&, list&); 或 lst.swap(list&);
• 合并两个列表的元素（默认升序排列）： lst.merge();
• 在任意位置拼接入另一个list： lst.splice(iterator it, list&);
• 删除容器中相邻的重复元素：lst.unique();

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    //多个元素赋值s
    list<int> lst1;
    lst1.assign(3, 1);
    list<int> lst2;
    lst2.assign(3, 2);
    //交换两个容器的元素
    //swap(lst1, lst2); //ok
    lst1.swap(lst2);

    //display lst1
    cout << "交换后的lst1: ";
    list<int>::iterator it;
    for (it = lst1.begin(); it!=lst1.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;
    //display lst2
    cout << "交换后的lst2: ";
    for (it = lst2.begin(); it != lst2.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;

    list<int> lst3;
    lst3.assign(3, 3);
    list<int> lst4;
    lst4.assign(3, 4);
    //合并两个列表的元素
    lst4.merge(lst3); //不是简单的拼接，而是会升序排列
    cout << "合并后的lst4: ";
    for (it = lst4.begin(); it != lst4.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;

    list<int> lst5;
    lst5.assign(3, 5);
    list<int> lst6;
    lst6.assign(3, 6);
    //在lst6的第2个元素处，拼接入lst5
    lst6.splice(++lst6.begin(), lst5);
    cout << "拼接后的lst6: ";
    for (it = lst6.begin(); it != lst6.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;

    //删除容器中相邻的重复元素
    list<int> lst7;
    lst7.push_back(1);
    lst7.push_back(1);
    lst7.push_back(2);
    lst7.push_back(2);
    lst7.push_back(3);
    lst7.push_back(2);
    lst7.unique();
    cout << "删除容器中相邻的重复元素后的lst7: ";
    for (it = lst7.begin(); it != lst7.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

/*
交换后的lst1: 2 2 2
交换后的lst2: 1 1 1
合并后的lst4: 3 3 3 4 4 4
拼接后的lst6: 6 5 5 5 6 6
删除容器中相邻的重复元素后的lst7: 1 2 3 2
*/

(7) 算法

• 遍历元素

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

• 元素翻转

#include <algorithm>
reverse(lst.begin(), lst.end());

• 元素排序

#include <algorithm>
sort(lst.begin(), lst.end()); //采用的是从小到大的排序
//如果想从大到小排序，可以采用先排序后反转的方式，也可以采用下面方法:
//自定义从大到小的比较器，用来改变排序方式
bool Comp(const int& a, const int& b) {
    return a > b;
}
sort(lst.begin(), lst.end(), Comp);

三、总结

可以看到，list 与 vector、deque 的用法基本一致，除了以下几处不同：

• list 为双向迭代器，故不支持it+=i。
• list 没有shrink_to_fit();这个成员函数。
• list不支持下标访问和at方法访问。