C++ STL list

Jude_Zhang發表於2021-01-23

C++

`std::list`

<list>

列表性質

1、雙向連結串列

2、只支援雙向順序訪問，不支援下標訪問（隨機訪問迭代器）（元素隨機訪問）

3、因為不支援隨機訪問迭代器，所以不能使用std::sort進行排序，需要呼叫成員函式list::sort

4、在list中任何位置進行插入/刪除操作速度都很快

容器操作

1、型別別名

型別	解釋
`iterator`	此容器型別的迭代器型別
`const_iterator`	可以讀取元素，但不能修改元素的迭代器型別
`size_type`	無符號整數型別，足夠儲存此種容器型別最大可能容器的大小
`difference_type`	帶符號整數型別，足夠儲存兩個迭代器之間的距離
`value_type`	元素型別
`reference`	元素的左值型別；與`value_type&`含義相同
`const_reference`	元素的左值型別，（即`const value_type&`)

2、構造列表

1)、預設構造

構造一個沒有任何元素的空容器

    list<int> mylist;

2)、填充構造

構造一個含有 n 個元素的容器，每一個元素被賦值為 val（如果存在 val）

list<type> mylist( size_type n, const value_type &val );

    list<int> mylist (5); // 含有 5 個元素，每個元素都被執行了預設初始化 （0）

    list<int> mylist ( 5, 1314 ); // 含有 5 個元素，每個元素的值都是 1314

3)、範圍構造

構造一個容器，具有和範圍 [ first, last ) 一樣多數量的元素，並且容器內元素順序與範圍內元素順序對應

list<type> mylist( Iterator first, Iterator last );

    int myints[5] = { 75, 23, 65, 42, 13 };

    list<int> mylist ( myints, myints + 5 ); // 構造一個 list 容器，元素為 myints 內的元素的副本

4)、拷貝構造

構造一個與mylist中的元素與元素順序相同的容器

list<type> yourlist( const list &mylist );

    list<int> mylist (5， 1314);

    list<int> yourlist ( mylist ); // 將 mylist 的元素拷貝給 yourlist

5)、列表構造（列表元素初始化）

構造一個與il中的元素與元素順序相同的容器，initializer_list即{ }

list<type> mylist( initializer_list<value_type> il );

    /* 三種寫法相同 */

    list<int> mylist ( {1, 3, 5} );  //mylist 內的元素為1， 3， 5

    list<int> mylist {1, 3, 5};
    
    list<int> mylist = {1, 3, 5}; // 下文 `賦值`中會說明‘=’的作用

3、賦值 (`=`)

1)拷貝

將列表x 拷貝給列表mylist

mylist = const list &x;

    list<int> mylist ( {1, 3, 5} );
    // 不需要提前給 x 分配大小 因為 ‘=’ 會把 mylist 中的元素資訊全部拷貝過去
    list<int> x;

    x = mylist;

2)列表拷貝

通過列表拷貝 initializer_list即{ }

mylist = initializer_list<value_type> il;

    list<int> mylist(3);
    // 注意要為 mylist 分配大小
    mylist = {1, 2, 3};

4、迭代器

1)`begin`

返回指向容器第一個元素的迭代器

2)`end`

返回一個尾後迭代器，指向尾元素的下一個位置

用法舉例：

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

int main ( void )
{
    list<int> lk;

    for ( int i = 1; i <= 5; i++ ) // 1, 2, 3, 4, 5
        lk.push_back(i);
    
    for ( auto i = lk.begin(); i != lk.end(); i++ )
        cout << *i << " ";

    cout << endl;
    
    return 0;
}

4)`cbegin`

返回的迭代器型別為const_iterator 所以不可以對迭代器解引用修改

5)`cend`

返回的迭代器型別為const_iterator 所以不可以對迭代器解引用修改

5)`rbegin`

返回指向容器的尾元素之前位置的迭代器

6)`rend`

返回指向容器首元素之前位置的迭代器

7)`crbegin`

返回const_iterator

8)`crend`

返回const_iterator

5、空間

1)`empty`

返回當前容器是否為空

2)`size`

容器中元素的數目

3)`max_size`

容器可儲存的最大元素數目

6、訪問元素

1)`front`

返回對list容器的第一個元素的引用

2)`back`

返回對list容器的最後一個元素的引用

7、修改

1)`assign`

assign也是一種賦值方式，和初始化與賦值不同的是：assign允許我們從一個不同但相容型別賦值，或者從容器的一個子序列賦值。

assign操作用引數所指定的元素（的拷貝）替換左邊容器中的所有元素。

例如，我們可以用assign實現將一個vector中的一段char*值賦予一個list中的string：

#include <iostream>
#include <list>
#include <vector>

using namespace std;

int main ( void )
{
    list<string> myString;

    vector<char*> myChar;

    myChar.push_back ( "1 2 3 4 5 6" );
    myChar.push_back ( "7 8 9 10" );
    myChar.push_back ( "11 12 13 14" );

    myString.assign ( myChar.begin(), myChar.end() );         //可以將 char* 轉換為 string

    for ( auto i = myString.begin(); i != myString.end(); i++ )
    {
        cout << *i << ' ';
    }

    cout << endl;
    
    return 0;
}

這段程式碼中對assign的呼叫將names中的元素替換為迭代器指定的範圍中的元素的拷貝。
assign的引數決定了容器中將有多少個元素以及它們的值都是什麼。
輸出

型別	解釋
`val`	待插入元素的值
`n`	新的容器尺寸
`first, last`	指定元素範圍的迭代器，將 [first，last）範圍內的所有元素拷貝到list容器中
`il`	一個列表元素，相當於列表初始化

（1）範圍賦予

void assign ( InputIterator first, InputIterator last );

（2）填充賦予

接受一個整數值和一個元素值。它用指定數目且具有相同給定值的元素替換容器中原有的元素

void assign ( size_type n, const value_type &val );

（3）列表元素賦予

接受一段元素列表，將list容器中的元素和大小按序替換為該元素列表內的值和個數

void assign ( initializer_list<value_type> il );

2)`emplace`

3)`emplace_front`

void emplace_front ( Args&&... args );

4)`emplace_back`

void emplace_back ( Args&&... args );

來救救蒟蒻吧，emplace沒學懂，歡迎留言補充交流

5)`push_front`

在list容器的頭部建立一個值為val的元素，相應地使size增大了1

void push_front ( const value_type &val );

6)`pop_front`

刪除list容器的的首元素

void pop_front ( void );

7)`push_back`

在list容器的尾部建立一個值為val的元素，相應地使size增大了1

void push_back ( const value_type &val );

8)`pop_back`

刪除list容器的的尾元素

void pop_back ( void );

9)`insert`

型別	解釋
`position`	在容器中插入新元素的位置，新元素將插入在`position`的前面
`val`	待插入元素的值
`n`	要插入的元素個數，每個數的值都是`val`
`first, last`	指定元素範圍的迭代器，將 [first，last）範圍內的所有元素副本插入到`position`的前面
`il`	將列表`{ }`內的值插入到`position`的前面

（1）插入單個元素

在迭代器position指向的元素之前建立一個值為val的元素，返回指向新新增的元素的迭代器

iterator insert ( const_iterator position, const value_type& val );

（2）插入 n 個相同元素

在迭代器position指向的元素之前插入n個值為val的元素，返回指向新新增的一個元素的迭代器；若n為0，則返回p

iterator insert ( const_iterator position, size_type n, const value_type& val );

（3）插入元素值列表 `{ a, b, c, ... }`

il是一個花括號包圍的元素值列表。將這些給定值插入到迭代器position指向的元素之前。返回指向新新增的第一個元素的迭代器；若列表為空，則返回p

iterator insert (const_iterator position, initializer_list<value_type> il);

10)`erase`

ａ.刪除單個元素

刪除由一個迭代器指定的單個元素

返回指向刪除的元素之後位置的迭代器

iterator erase ( const_iterator position );

ｂ.刪除多個元素

接受一對迭代器，允許我們刪除一個範圍內的元素
迭代器first指向要刪除的第一個元素，last指向我們要刪除的最後一個元素之後的位置

iterator erase (　const_iterator first, const_iterator last　);

11)`swap`

用於交換容器內容，swap交換兩個list容器內部的資料結構（元素本身並未交換），所以非常快，可以保證在常數時間內完成。

void swap ( list &x );

12)`resize`

將容器的大小變為n

1、如果n小於當前容器的大小，則將元素個數減少到前n個元素，並刪除超出範圍的元素。

2、如果n大於當前容器的大小，則通過在末尾插入任意數量的元素以達到n個元素。

如果指定了val，則將新元素初始化為val的副本，否則，將對它們進行值的預設初始化。

void resize ( size_type n, value_type val = value_type() );

13)`clear`

刪除list容器中所有元素
void clear ( void )

8、操作

1)`splice`

例如有lista，listb
則splice的作用是將b中的某些元素移動到a當中的某個位置去

a.移動所有元素

將x容器中的所有元素移動到指定容器的迭代器position所指向的位置。

插入的第一個元素置於迭代器position所指向的位置

原先位置的元素置於被插入的最後一個元素的後面。（兩容器的大小均已改變）

注意和insert的區別，splice相當是把元素插入在了position的前面

void splice ( iterator position, list &x );

c.單一元素移動

將x容器中,迭代器i所指向的元素移動到list容器中,迭代器position所指向的位置之前.

void splice (iterator position, list& x, iterator i);

c.範圍元素移動

將範圍[first，last）內的元素從x移動到list容器中position所指向的位置之前。

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

關於splice的具體操作請見程式碼：

// splicing lists
#include <iostream>
#include <list>

int main ()
{
  std::list<int> mylist1, mylist2;
  std::list<int>::iterator it;

  // set some initial values:
  for (int i=1; i<=4; ++i)
     mylist1.push_back(i);      // mylist1: 1 2 3 4

  for (int i=1; i<=3; ++i)
     mylist2.push_back(i*10);   // mylist2: 10 20 30

  it = mylist1.begin();
  ++it;                         // points to 2

  mylist1.splice (it, mylist2); // mylist1: 1 10 20 30 2 3 4
                                // mylist2 (empty)
                                // "it" still points to 2 (the 5th element)
                                          
  mylist2.splice (mylist2.begin(),mylist1, it);
                                // mylist1: 1 10 20 30 3 4
                                // mylist2: 2
                                // "it" is now invalid.
  it = mylist1.begin();
  std::advance(it,3);           // "it" points now to 30

  mylist1.splice ( mylist1.begin(), mylist1, it, mylist1.end());
                                // mylist1: 30 3 4 1 10 20

  std::cout << "mylist1 contains:";
  for (it=mylist1.begin(); it!=mylist1.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  std::cout << "mylist2 contains:";
  for (it=mylist2.begin(); it!=mylist2.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

OutPut:

mylist1 contains: 30 3 4 1 10 20
mylist2 contains: 2

以上程式碼源於http://www.cplusplus.com/reference/list/list/splice/

2)`remove`

刪除具有val的元素

void remove ( const value_type &val );

3)`remove_if`

刪除滿足條件的元素

void remove_if ( Predicate pred );
程式碼說明一切

// list::remove_if
#include <iostream>
#include <list>

// a predicate implemented as a function:
bool single_digit (const int& value) { return (value<10); }

// a predicate implemented as a class:
struct is_odd {
  bool operator() (const int& value) { return (value%2)==1; }
};

int main ()
{
  int myints[]= {15,36,7,17,20,39,4,1};
  std::list<int> mylist (myints,myints+8);   // 15 36 7 17 20 39 4 1

  mylist.remove_if (single_digit);           // 15 36 17 20 39

  mylist.remove_if (is_odd());               // 36 20

  std::cout << "mylist contains:";
  for (std::list<int>::iterator it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

OutPut:

mylist contains: 36 20

以上程式碼源於http://www.cplusplus.com/reference/list/list/remove_if/

4)`unique`

刪除相鄰重重元素,是真的銷燬掉.

void unique ( void );

5)`merge`

拼接list容器

a.拼接

void merge ( list &x );

b.帶有比較模板的拼接

void merge ( list& x, Compare comp );

6)`sort`

對list容器進行排序

a.升序排序 // 0, 1, 2, 3, 4

void sort ( void );

b.`cmp`模板排序

void sort ( Compare comp );

7)`reverse`

反轉list容器中元素的順序

void reverse ( void );

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std::list

列表性質

容器操作

1、型別別名

2、構造列表

1)、預設構造

2)、填充構造

3)、範圍構造

4)、拷貝構造

5)、列表構造（列表元素初始化）

3、賦值 (=)

1)拷貝

2)列表拷貝

4、迭代器

1)begin

2)end

4)cbegin

5)cend

5)rbegin

6)rend

7)crbegin

8)crend

5、空間

1)empty

2)size

3)max_size

6、訪問元素

1)front

2)back

7、修改

1)assign

（1）範圍賦予

（2）填充賦予

（3）列表元素賦予

2)emplace

3)emplace_front

4)emplace_back

5)push_front

6)pop_front

7)push_back

8)pop_back

9)insert