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目录
list的介绍及使用
list的介绍
list的使用
list的构造
list迭代器的使用
list的增删查改
list的模拟实现
结点的封装
迭代器的封装
list成员变量
构造函数
拷贝构造函数
operator=
析构函数和清理空间
insert
erase
push_back、push_front、pop_back、pop_front
begin+end、cbegin+cend
list和vector的对比
list的介绍及使用
list的介绍
1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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)
list的使用
list的构造
| 函数名称 | 函数作用 |
| list(size_t type n,const value_type | 构造的list中包含n个值为val的元素 |
| list() | 构造空list |
| list(const list&x) | 拷贝构造函数 |
| list(first,last) | 迭代器区间中的元素构造list |
list<int> lt1(10, 1);list<int> lt2;list<int> lt3(lt1);list<int> lt4(lt3.begin(), lt3.end());list<int>::iterator lt = lt4.begin();while (lt != lt4.end()){cout << *lt << " ";lt++;}cout << endl;for (auto e : lt4){cout << e << " ";}cout << endl;
list迭代器的使用
| 函数名称 | 函数作用 |
| begin+end | 返回第一个元素的迭代器+返回最后一个元素下一个位置的迭代器 |
| rbegin+rend | 返回第一个元素的reverse_iterator,即end位置，返回最后一个元素下一个位置的 reverse_iterator,即begin位置 |
list的增删查改
| 函数名称 | 函数作用 |
| push_back | 在list尾部插入值为val的元素 |
| push_front | 在list首元素前插入值为val的元素 |
| pop_back | 删除list中最后一个元素 |
| pop_front | 删除list中第一个元素 |
| insert | 在list position 位置中插入值为val的元素 |
| erase | 删除list position位置的元素 |
list<int> lt(5,9);//头插lt.push_front(1);//尾插lt.push_back(2);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;//尾删lt.pop_back();//头删lt.pop_front();for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;lt.insert(lt.begin(), 30);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;lt.erase(lt.begin());for (auto e : lt){cout << e << " ";}
list的模拟实现
list通过一个一个结构体的结点实现，节点中包括指向下一个位置、指向前一个位置的指针和有效数值组成。
结点的封装
使用struct而不是class是因为默认为公开的
template<class T>//封装结点struct list_node{list_node(const T& x=T()):_data(x),_next(nullptr),_prev(nullptr){}T _data;list_node* _next;list_node* _prev;};迭代器的封装
list和顺序表最大的不同是list物理上不连续，需要使用指针进行移动直线下一个或者指向其他的操作，而不像顺序表物理上是连续的，++、--都可以拿到有效数据；因此需要对迭代器单独封装。
//迭代器封装template<class T, class Ref, class Ptr>struct __list_iterator{typedef list_node<T> Node;typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self;Node* _node;__list_iterator(Node* node):_node(node){}self& operator++(){_node = _node->_next;return *this;}self& operator--(){_node = _node->_prev;return *this;}self operator++(int){self tmp(*this);_node = _node->_next;return tmp;}self operator--(int){self tmp(*this);_node = _node->_prev;return tmp;}Ref operator*(){return _node->_data;}Ptr operator->(){return &_node->_data;}bool operator!=(const self& s){return _node != s._node;}bool operator==(const self& s){return _node == s._node;}};list成员变量
指向结构体节点的指针和有效数据的个数
Node* _node;size_t _size;构造函数
typedef list_node<T> Node;public:typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;void empty_init(){_node = new Node;_node->_next = _node;_node->_prev = _node;_size = 0;}list(){empty_init();}拷贝构造函数
list(list<T>& x){empty_init();for (auto e : x){push_back(e);}}operator=
void swap(list<T>& lt){std::swap(_node, lt._node);std::swap(_size, lt._size);}list<int>& operator=(list<int> lt){swap(lt);return *this;}析构函数和清理空间
~list(){clear();delete _node;_node = nullptr;}void clear(){iterator it = begin();while (it != end()){it = erase(it);}}insert
void insert(iterator pos, const T& x){Node* cur = pos._node;Node* newnode = new Node(x);Node* prev = cur->_prev;prev->_next = newnode;newnode->_next = cur;cur->_prev = newnode;newnode->_prev = prev;_size++;}erase
iterator erase(iterator pos){Node* cur = pos._node;Node* prev = cur->_prev;Node* next = cur->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;return next;}push_back、push_front、pop_back、pop_front
void push_back(const T& x){insert(end(), x);}void push_front(const T& x){insert(begin(), x);}void pop_front(){erase(begin());}void pop_back(){erase(--end());}begin+end、cbegin+cend
const_iterator begin() const{return const_iterator(_node->_next);}const_iterator end() const{return const_iterator(_node);}iterator end(){return _node;}iterator begin(){return _node->_next;}list和vector的对比
| vector | list | |
| 底 层 结 构 | 动态顺序表，一段连续空间 | 带头结点的双向循环链表 |
| 随 机 访 问 | 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O(N) |
| 插 入 和 删 除 | 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 间 利 用 率 | 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 代 器 | 原生态指针 | 对原生态指针(节点指针)进行封装 |
| 迭 代 器 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 |
今天对list的介绍和底层模拟实现的分享到这就结束了，希望大家读完后有很大的收获，也可以在评论区点评文章中的内容和分享自己的看法。您三连的支持就是我前进的动力，感谢大家的支持！！ !
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