C++ list 容器用法

       C++ 标准库提供了丰富的功能，其中 <list> 是一个非常重要的容器类，用于存储元素集合，支持双向迭代器。<list> 是 C++ 标准模板库（STL）中的一个序列容器，它允许在容器的任意位置快速插入和删除元素。与数组或向量（<vector>）不同，<list> 不需要在创建时指定大小，并且可以在任何位置添加或删除元素，而不需要重新分配内存。如果我们希望在一个序列中添加和删除元素的同时无须移动其他元素，可以使用 list 。

语法

以下是 <list> 容器的一些基本操作：

• 包含头文件：#include <list>
• 声明列表：std::list<T> mylist;，其中 T 是存储在列表中的元素类型。
• 插入元素：mylist.push_back(value);
• 删除元素：mylist.pop_back(); 或 mylist.erase(iterator);
• 访问元素：mylist.front(); 和 mylist.back();
• 遍历列表：使用迭代器 for (auto it = mylist.begin(); it != mylist.end(); ++it)

特点

• 双向迭代：<list> 提供了双向迭代器，可以向前和向后遍历元素。
• 动态大小：与数组不同，<list> 的大小可以动态变化，不需要预先分配固定大小的内存。
• 快速插入和删除：可以在列表的任何位置快速插入或删除元素，而不需要像向量那样移动大量元素。

常用成员函数

以下是 <list> 中一些常用的成员函数：

声明与初始化

<list> 的声明和初始化与其他容器类似：

#include <iostream>
#include <list>

int main()
{
    std::list<int> lst1;                // 空的list
    std::list<int> lst2(5);             // 包含5个默认初始化元素的list
    std::list<int> lst3(5, 10);         // 包含5个元素，每个元素为10
    std::list<int> lst4 = {1, 2, 3, 4}; // 使用初始化列表

    return 0;
}

实例

例1、list 插入和删除元素

#include <iostream>
#include <list>

int main() 
{
    std::list<int> lst = {10, 20, 30};

    // 插入和删除元素
    lst.push_front(5);           // 在头部插入5
    lst.push_back(40);           // 在尾部插入40
    lst.pop_front();             // 删除头部元素
    lst.pop_back();              // 删除尾部元素

    // 输出链表内容
    std::cout << "List elements: ";
    for (const auto& elem : lst) 
    {
        std::cout << elem << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

例2、list 插入和删除特定位置的元素

#include <iostream>
#include <list>

int main() 
{
    std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};
    auto it = lst.begin();
    std::advance(it, 2);// 移动迭代器到第3个元素（值为3）

    lst.insert(it, 10);// 在第3个元素前插入10
    lst.erase(it);// 删除第3个元素

    //输出链表内容
    std::cout << "List elements: ";
    for (const auto& elem : lst) 
    {
        std::cout << elem << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

例3、排序和去重

#include <iostream>
#include <list>

int main() 
{
    std::list<int> lst = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};
    lst.sort();//排序
    lst.unique();//删除相邻重复元素

    //输出链表内容
    std::cout << "Sorted and unique list: ";
    for (const auto& elem : lst) 
    {
        std::cout << elem << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

例4、合并和反转

#include <iostream>
#include <list>

int main() 
{
    std::list<int> lst1 = {1, 3, 5, 7};
    std::list<int> lst2 = {2, 4, 6, 8};

    lst1.merge(lst2);//合并两个已排序的链表
    lst1.reverse();  //反转链表

    //输出链表内容
    std::cout << "Merged and reversed list: ";
    for (const auto& elem : lst1) 
    {
        std::cout << elem << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

与其他容器对比

注意事项

• <list> 的元素是按插入顺序存储的，而不是按元素值排序。
• 由于 <list> 的元素存储在不同的内存位置，所以它不适合需要随机访问的场景。
• 与向量相比，<list> 的内存使用效率较低，因为每个元素都需要额外的空间来存储指向前后元素的指针。