C++List链表的介绍和使用

2023-03-07 11:03:34 list 介绍链表

1. list的介绍及使用

1.1 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的底层：带头节点双向链表结构

1.2 list的使用

使用list要带上头文件’

#include<list>

1.2.1 list的构造

//构造打印练习
void TestList()
{
    list<int>L1;
    //十个值为5
    list<int>L2(10,5);
 
    //区间方式构造
    vector<int>v{ 0,3,35,34,2 };
    list<int>L3(v.begin(),v.end());
 
    //拷贝构造
    list<int>L4(L3);
 
    //列表构造
    list<int>L5{ 1,23,34 };
 
    //打印，范围for
    for (auto e:L2)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
 
    //迭代器打印
    auto it = L3.begin();
    while (it != L3.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
}

1.2.2 list iterator的使用

1. begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动

2. rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向前移动

1.2.3 list capacity

1.2.4 list element access

1.2.5 list modififiers

上面一些方法的使用，都很简单，随意测试一下

void TestList()
{
    list<int>L;
    L.push_back(1);
    L.push_back(2);
    L.push_back(3);
    L.push_back(4);
    L.push_back(5);
 
    cout << L.size() << endl;
    cout << L.front() << endl;//访问起始位置
    cout << L.back() << endl;//访问末尾
 
    L.front() = 50;
    L.back() = 1000;
 
    L.pop_back();//删除list中最后一个元素
 
    cout << L.size() << endl;
    cout << L.front() << endl;
    cout << L.back() << endl;
}

任意位置的插入

void TestList()
{
    list<int>L;
    L.push_back(1);
    L.push_back(2);
    L.push_back(3);
    L.push_back(4);
    L.push_back(5);
    PrintList(L);
 
    auto pos = L.begin();
    L.insert(pos, 0);//在1的位置插入0，插入之前
    PrintList(L);
 
    cout << *pos << endl;//查看迭代器是否正常使用
    
    //在链表中值为data的节点前插入10个值为2的元素
    int data = 0;
    cin >> data;
    
    //在这个区间内找data，返回pos。如果没找到返回end
    pos= find(L.begin(),L.end(),data);
 
    if (pos != L.end())
    {
        L.insert(pos, 10, 2);
    }
    PrintList(L);
 
    //区间形式
    pos = L.begin();
    vector<int>v{ 10,20,34,34,1244 };
    L.insert(pos, v.begin(), v.end());
    PrintList(L);
}

1.2.6 list的迭代器失效

void TestList()
{
    list<int>L;
    L.push_back(1);
    L.push_back(2);
    L.push_back(3);
    L.push_back(4);
    L.push_back(5);
    PrintList(L);
 
    auto pos1 = L.begin();
    auto pos2 = find(L.begin(),L.end(),5);
    cout << *pos2 << endl;
 
    L.erase(pos1);//将pos1位置处元素删除
    PrintList(L);
 
    cout << *pos2 << endl;//检测迭代器是否失效
    cout << *pos1 << endl;
    //结果是pos2正常,pos1失效
}

erase会导致删除位置的迭代器失效，但是对于其他位置的迭代器没有影响。

迭代器失效即迭代器所指向的节点的无效，即该节点被删除了。因为list的底层结构为带头结点的双向循环链表，因此在list中进行插入时是不会导致list的迭代器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效的只是指向被删除节点的迭代器，其他迭代器不会受到影响

2. list的模拟实现

模拟实现具体可以参阅网上文章

3. list与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

到此这篇关于c++ List链表的介绍和使用的文章就介绍到这了,更多相关C++ List链表内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

相关文章