【C++】STL---list基本用法介绍

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list是STL中的一种容器，底层其实就是一个双向链表。

既然底层实现是双向链表，所以list重要的一点就是插入和删除操作的时间复杂度为常数时间O(1)，这是因为链表的结构不需要像数组一样进行内存重排。

当然，如果要频繁访问链表中的元素，需要沿着链表进行遍历，这导致list容器访问操作的时间复杂度为O(n)。
在这里插入图片描述

下面将对list中的常见的用法进行一一介绍。

一、创建变量

下面链表变量的创建：

list<int> it1;//创建一个空的list
list<int> it2 = { 1,2,3,4,5 };//创建一个带有初始元素的list

二、增删查改

1️⃣插入元素

插入元素总共分为三种：尾插、头插、任意位置插入。
尾插（push_back()）：

list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);

头插（push_front()）：

list<int> lt1;
lt1.push_front(1);
lt1.push_front(2);

任意位置插入删除（insert()）：

//在第三个位置进行插入10
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(4);
list<int>::iterator it = lt1.begin();
for (size_t i = 0; i < 2; i++)
{it++;
}
lt1.insert(it, 10);
for (auto e : lt1)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

在这里插入图片描述

2️⃣删除

//删除的节点中数据为3的节点
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(4);
for (auto e : lt1)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;list<int>::iterator it = lt1.begin();
it = find(lt1.begin(), lt1.end(), 3);
//判断是否查找成功
if (it != lt1.end())
{lt1.erase(it);//节点此时已经被删除了，当前的迭代器失效//*it *= 10;
}
for (auto e : lt1)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

在这里插入图片描述

下面来删除list中的偶数元素：

list<int> lt1;lt1.push_back(1);lt1.push_back(2);lt1.push_back(3);lt1.push_back(4);list<int>::iterator it = lt1.begin();while (it != lt1.end()){if (*it % 2 == 0){it = lt1.erase(it);}else{it++;}}for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl;

在这里插入图片描述

3️⃣查找和修改

这里我们需要注意一点：std::list没有提供内置的find()函数。

原因主要有两点：
第一：遍历代替索引访问：由于std::list是一个双向链表，不支持通过索引来直接访问元素。相反，要访问或查找元素，需要使用迭代器进行迭代操作。

第二：链表的特点是插入和删除元素的时间复杂度为O(1)，但访问元素的时间复杂度为O(n)，其中n是链表长度。相比之下，std::vector的访问时间复杂度为O(1)。由于链表不支持快速随机访问，使用线性搜索遍历整个链表可能是更高效的操作。

举例：

//在链表中查找节点中数据为3的节点，如果查找成功，将该数据的数据*10
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(4);
for (auto e : lt1)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;list<int>::iterator it = lt1.begin();
it = find(lt1.begin(), lt1.end(), 3);
//判断是否查找成功
if (it != lt1.end())
{//查找成功则将迭代器位置的数据*10*it *= 10;
}
for (auto e : lt1)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;
}

在这里插入图片描述
可以看到查找成功并将该节点的数据*10。

三、list大小计算

std::list提供了size()函数，用于返回链表中元素的数量。
在这里插入图片描述

四、迭代器遍历

list<int> lt1 = { 1,2,3,4,5 };for (auto it = lt1.begin(); it != lt1.end(); it++)
{(*it)++;cout << *it << " ";
}
cout << endl;

在这里插入图片描述

五、常见算法

1️⃣排序

list<int> lt = { 12,56,2,95,35,78,47 };
lt.sort();
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

在这里插入图片描述

2️⃣删除指定值-remove()

这里需要注意的是：remove()函数会移除链表中所有与指定值相等的元素，而不仅仅是第一个匹配项。这与erase()函数的行为不同，erase()函数通常只移除第一个匹配项。

list<int> lt1 = { 12,56,2,95,35,78,47 };
lt1.remove(56);
for (auto e : lt1)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

在这里插入图片描述
如果链表中没有想要删除的指定值，则remove()函数不会作任何事情，也不会报错。请看举例：

3️⃣链表元素转移-splice()

在STL中，std::list提供了splice()函数，用于将一个链表的元素或者一个元素范围转移到另一个链表中。

splice()函数共有3个版本：

void splice(const_iterator position, list& x);
void splice(const_iterator position, list& x, const_iterator i);
void splice(const_iterator position, list& x, const_iterator first, const_iterator last);

下面对splice()函数的3个版本进行举例，请看：

list<int> lt1 = { 1,2,3,4 };
list<int> lt2 = { 10,20,30,40 };list<int> lt3 = { 1,2,3,4 };
list<int> lt4 = { 10,20,30,40 };list<int> lt5 = { 1,2,3,4 };
list<int> lt6 = { 10,20,30,40 };// 将lt2中的所有元素移动到lt1的末尾
lt1.splice(lt1.end(), lt2);
for (auto e : lt1)cout << e << " ";
cout << endl;// 将lt4中的第二个元素移动到lt3的开头
auto it3 = lt3.begin();
auto it4 = lt4.begin();
it4++;
lt3.splice(it3, lt4, it4);
for (auto e : lt3)cout << e << " ";
cout << endl;//将lt6中的20 30 40移动到lt5的最后位置
auto first = ++lt6.begin();
auto end = lt6.end();
lt5.splice(lt5.end(), lt6, first, end);
for (auto e : lt5)cout << e << " ";
cout << endl;