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C++第五节:list

一、list(链表)的介绍

        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,已让其更简单高效。

        与其他的序列式容器相比(array,vector,deque),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。比如:要访问list的第6个元素,必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置,,在这段位置上迭代需要线性的时间开销;list还需要一些额外的空间,以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素)

二、list 的使用

2.1 list 的构造

2.2 list iterator 的使用

        此处,大家可以暂时将迭代器理解成一个指针,该指针指向list中的某个节点。

注意:

        begin与end为正向迭代器,对迭代器执行++操作,迭代器向后移动。

        rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器,对迭代器执行++操作,迭代器向前移动。

2.3 list capacity(链表容量)

2.4 list element access(链表元素访问)

2.5 list modifiers(链表增删查改)

2.6 list 迭代器失效

        前面说过,此处大家可将迭代器暂时理解成类似于指针,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

三、list 与 vector 的对比

vector与list都是STL中非常重要的序列式容器,由于两个容器的底层结构不同,导致其特性以及应用场景不同,其主要不同如下:
vectorlist

动态顺序表带头结点的双向循环链表

访

支持随机访问,访问某个元素效率O(1)不支持随机访问,访问某个元素效率为O(N)

任意位置插入和删除效率低,需要搬移元素,时间复杂 度为O(N),插入时有可能需要增容,增容:开辟新空间,拷贝元素,释放旧空间,导致效率更低
  任意位置插入和删除效率高,不需要搬移元素,时间复杂度为O(1) 

 空

用 

 底层为连续空间,不容易造成内存碎片,空间利用率高,缓存利用率高 
 底层节点动态开辟,小节点容易 造成内存碎片,空间利用率低,缓存利用率低 

 迭

器 

 原生态指针 
 对原生态指针(节点指针)进行封装 
 迭
失 效 
 在插入元素时,要给所有的迭代器重新赋值,因为插入元素有可能会导致重新扩容,致使原来迭代器失效,删除时,当前迭代器需要重新赋值否则会失效。 
 插入元素不会导致迭代器失效,删除元素时,只会导致当前迭代器失效,其他迭代器不受影响 
 使用场景 
 需要高效存储,支持随机访问,不关心插入删除效率 
 大量插入和删除操作,不关心随机访问 

四、list 的模拟实现与结语

        以上就是我对list容器的理解,如果有发现问题的小伙伴,请在评论区说出来哦。同时在C++STL库简介部分完全结束后,我还会继续更新模拟实现自己的C++STL库,感兴趣请持续关注我哦!!

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