C++ 容器类 <vector>
C++ 容器类 <deque>
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。
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。
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
下面是一个使用 <list> 的简单示例，包括创建列表、添加元素、遍历列表和输出结果。
实例
#include <iostream>
#include <list>
int main() {
// 创建一个整数类型的列表
std::list<int> numbers;
// 向列表中添加元素
numbers.push_back(10);
numbers.push_back(20);
numbers.push_back(30);
// 访问并打印列表的第一个元素
std::cout << "First element: " << numbers.front() << std::endl;
// 访问并打印列表的最后一个元素
std::cout << "Last element: " << numbers.back() << std::endl;
// 遍历列表并打印所有元素
std::cout << "List elements: ";
for (std::list<int>::iterator it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 删除列表中的最后一个元素
numbers.pop_back();
// 再次遍历列表并打印所有元素
std::cout << "List elements after removing the last element: ";
for (std::list<int>::iterator it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
输出结果:
First element: 10Last element: 30List elements: 10 20 30 List elements after removing the last element: 10 20
常用成员函数
以下是 <list> 中一些常用的成员函数：
| 函数 | 说明 |
|---|---|
push_back(const T& val) | 在链表末尾添加元素 |
push_front(const T& val) | 在链表头部添加元素 |
pop_back() | 删除链表末尾的元素 |
pop_front() | 删除链表头部的元素 |
insert(iterator pos, val) | 在指定位置插入元素 |
erase(iterator pos) | 删除指定位置的元素 |
clear() | 清空所有元素 |
size() | 返回链表中的元素数量 |
empty() | 检查链表是否为空 |
front() | 返回链表第一个元素 |
back() | 返回链表最后一个元素 |
remove(const T& val) | 删除所有等于指定值的元素 |
sort() | 对链表中的元素进行排序 |
merge(list& other) | 合并另一个已排序的链表 |
reverse() | 反转链表 |
begin() / end() | 返回链表的起始/结束迭代器 |
实例
1、基本操作
实例
#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;
}
2、插入和删除特定位置的元素
实例
#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;
}
3、排序和去重
实例
#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;
}
4、合并和反转
实例
#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
| 特性 | std::list | std::vector | std::deque |
|---|---|---|---|
| 内存结构 | 非连续内存，双向链表 | 连续内存 | 分段连续内存 |
| 访问性能 | 顺序访问较快，随机访问慢 | 随机访问快 | 末尾和头部访问都快 |
| 插入/删除性能 | 任意位置插入、删除快 | 末尾插入快，中间位置慢 | 头尾插入、删除快 |
| 适用场景 | 频繁在中间插入/删除 | 需要高效随机访问 | 需要在头尾快速插入/删除 |
| 迭代器稳定性 | 稳定，元素插入或删除不会失效 | 插入、删除可能导致迭代器失效 | 插入、删除可能导致迭代器失效 |
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。
通过这个简单的介绍和示例，初学者应该能够对 C++ 的 <list> 容器有一个基本的了解，并能够开始使用它来解决实际问题。
C++ 容器类 <vector>
C++ 容器类 <deque>
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