C++之list容器介绍及使用方式
安河桥畔 人气:0一、list底层结构
list底层是带头节点的双向循环链表
- 双向:可以从前往后,也可以从后往前遍历
- 循环:找尾节点的时间复杂度为O( 1 )
- 带头节点:代码实现简单,不用考虑链表为空等特殊情况,可令end()迭代器指向头节点的位置
二、构造方法
构造函数
list<int> l1; list<int> l2(5, 3); //迭代器 vector<int> v{ 1,2,3,4,5 }; list<int> l3(v.begin(), v.end()); //C++11 list<int> l4{ 1,2,3,4,5 };
拷贝构造函数
利用l1拷贝构造l2
list<int> l1{ 1,2,3,4,5 }; list<int> l2(l1);
三、元素访问和迭代器
back&front
list<int> l1{ 1,2,3,4,5 }; cout << l1.front() << endl; cout << l1.back() << endl;
三种遍历方式
list<int> l1{ 1,2,3,4,5 };
采用下面三种方式对下面这个list<int>类型的对象进行遍历打印:
1.迭代器
list<int>::iterator it = l1.begin(); for (it; it != l1.end(); it++) { cout << *it << " "; } cout << endl;
打印结果:
2.范围for
注意这里e是int类型,不用再进行解引用
//范围for for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl;
打印结果:
3.反向迭代器
list<int>::reverse_iterator rit = l1.rbegin(); for (rit; rit != l1.rend(); rit++) { cout << *rit << " "; } cout << endl;
打印结果:
四、元素修改
尾插、头插、尾删、头删
insert、erase
list支持任意位置的插入,注意list对象的迭代器不支持加减数字,因为其底层空间不连续,如图:
如果要往一个位置进行插入,可以通过find函数返回位置进行,find是一个通用的函数模板,返回值是传入参数的迭代器类型,
list<int> l1{ 1,2,3,4,5 }; l1.insert(find(l1.begin(), l1.end(), 3), 10);//任意位置插入 l1.erase(find(l1.begin(), l1.end(), 10), l1.end());//任意位置的删除
swap
list内置的交换函数
list<int> l1{ 1,2,3,4,5 }; list<int> l2{ 5,6,7,8,9 }; l1.swap(l2);
resize
resize改变有效元素的个数,多的元素用第resize二个参数填充,如果没有给第二个参数,则默认用T()。
list<int> l1{ 0,1,2 }; l1.resize(5, 3);
五、特殊操作
remove
删除值为value的元素
list<int> l1{ 3,0,1,3,2,3 }; l1.remove(3);
remove_if
remove_if的参数是一个判断条件,可以是函数指针或者函数对象
//判断5的倍数 bool MultipleFive(int n) { return 0 == n % 5; } void Test10() { //此处传递函数指针 list<int> l1{ 10,0,1,3,5,7,20 }; l1.remove_if(MultipleFive); }
unique、sort
unique,去重,删除所有重复元素,使用unique之前要先调用sort进行排序,这里的sort是list内置的sort,不是标准库中的sort
void Test() { list<int> l1{ 1,3,3,5,4,0,2,5,4 }; l1.sort();//默认升序 l1.unique();//删除重复元素 }
结果:
对于sort的使用,还可以自定义函数,并将函数指针作为参数传递给sort函数进行排序:
reverse
对链表进行逆置
void Test() { list<int> l1{ 1,3,5,7,9 }; l1.reverse(); }
结果:
六、list迭代器失效问题
list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。
erase导致的迭代器失效
如图所示,it迭代器所指向的位置被删除后,迭代器失效:
改正方法:
while (it != l1.end()) { //it=l1.erase(it); l1.erase(it++); }
这里 l1.erase(it++)语句也能达到效果,因为后置++会将自增后的结果保存在临时变量中,而前置则不可以。
resize导致的迭代器失效
resize减少有效元素个数也会导致迭代器失效:
list<int> l1{ 1,3,5,7,9 }; auto it = l1.end(); l1.resize(3);
上面这个程序中,reseze减少有效元素个数后,it指向的位置元素已经被删除,迭代器失效,如果再使用该迭代器,则会出错。
七、vector与list对比
vector(动态顺序表)
list(带头结点的双向循环链表)
对比 | vector | list |
---|---|---|
底层结构 | 动态顺序表,连续空间 | 带头结点的双向循环链表 |
访问 | 支持随机访问,首地址+下标 | 不能随机访问,可通过find查找,访问随即元素时间复杂度O(N) |
插入删除 | 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,空间利用率较高,缓存利用率高。可以一次将一个数据附近的空间都加载到缓存,不用频繁地从内存读取数据 | 底层节点动态开辟,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 | 对指针进行了封装 |
迭代器失效 | 容量相关的操作都有可能导致迭代器失效,如插入引起的扩容,删除元素等 | 插入元素不会导致迭代器失效,删除节点会导致,且只影响当前迭代器,其他迭代器不受影响 |
使用场景 | 不关心插入和删除效率,支持随机访问 | 大量插入和删除操作,不关心随机访问的场景 |
总结
以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持。
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