list容器-链表

3.7 list容器

3.7.1 list基本概念

功能： 将数据进行链式存储（链表）

链表（list）是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

链表的组成：链表由一系列结点组成

结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

STL中的链表是一个双向循环链表

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器

list的优点：

• 采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出（不像vector和deque都需要事先分配内存）
• 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：

• 链表灵活，但是空间(指针域) 和 时间（遍历）额外耗费较大

List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

总结：STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

3.7.2 list构造函数

功能描述：

• 创建list容器

函数原型：

• list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：
• list(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
• list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
• list(const list &lst); //拷贝构造函数。

示例：

#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	list<int>L1;//调用默认无参构造函数
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	printList(L1);

	list<int>L2(L1.begin(),L1.end());//调用区间赋值构造函数
	printList(L2);

	list<int>L3(L2);//调用拷贝构造函数
	printList(L3);

	list<int>L4(10, 1000);
	printList(L4);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可

3.7.3 list 赋值和交换

功能描述：

• 给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：

• assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
• assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
• list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符
• swap(lst); //将lst与本身的元素互换。

示例：

#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//赋值和交换
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);

	//赋值
	list<int>L2;
	L2 = L1;//赋值操作，重载了=
	printList(L2);

	list<int>L3;
	L3.assign(L2.begin(), L2.end());//将L2区间内的值赋值给L3
	printList(L3);

	list<int>L4;
	L4.assign(10, 100);
	printList(L4);

}

//交换
void test02()
{

	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	list<int>L2;
	L2.assign(10, 100);

	cout << "交换前： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);

	cout << endl;

	L1.swap(L2);//可以发现swap是内部函数

	cout << "交换后： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);

}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：list赋值和交换操作能够灵活运用即可

3.7.4 list 大小操作

功能描述：

• 对list容器的大小进行操作

函数原型：

• size(); //返回容器中元素的个数

• empty(); //判断容器是否为空

• resize(num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值（默认值为0）填充新位置。

  ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

• resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

    	 	 	​					    //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
  

示例：

#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	if (L1.empty())//.empty()为空则返回True
	{
		cout << "L1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "L1不为空" << endl;
		cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;
	}

	//重新指定大小
	L1.resize(10);//超出原先的部分会被填上0
	printList(L1);

	L1.resize(2);//设置太小，其他会直接伤处
	printList(L1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

• 判断是否为空 --- empty
• 返回元素个数 --- size
• 重新指定个数 --- resize

3.7.5 list 插入和删除

功能描述：

• 对list容器进行数据的插入和删除

函数原型：

• push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素
• pop_back();//删除容器中最后一个元素
• push_front(elem);//在容器开头插入一个元素
• pop_front();//从容器开头移除第一个元素
• insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
• insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
• insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
• clear();//移除容器的所有数据
• erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
• erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
• remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

示例：

#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	list<int> L;
	//尾插
	L.push_back(10);
	L.push_back(20);
	L.push_back(30);
	//头插
	L.push_front(100);
	L.push_front(200);
	L.push_front(300);

	printList(L);

	//尾删
	L.pop_back();
	printList(L);

	//头删
	L.pop_front();
	printList(L);

	//插入
	list<int>::iterator it = L.begin();
	L.insert(++it, 1000);
	printList(L);

	//删除
	it = L.begin();
	L.erase(++it);
	printList(L);

	//移除
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	printList(L);
	L.remove(10000);
	printList(L);
    
    //清空
	L.clear();
	printList(L);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

• 尾插 --- push_back
• 尾删 --- pop_back
• 头插 --- push_front
• 头删 --- pop_front
• 插入 --- insert
• 删除 --- erase
• 移除 --- remove
• 清空 --- clear

3.7.6 list 数据存取

功能描述：

• 对list容器中数据进行存取

函数原型：

list是链表，不支持随机访问

• front(); //返回第一个元素。
• back(); //返回最后一个元素。

示例：

#include <list>

//数据存取
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	
	//cout << L1.at(0) << endl;//错误 不支持at访问数据
	//cout << L1[0] << endl; //错误  不支持[]方式访问数据
	cout << "第一个元素为： " << L1.front() << endl;
	cout << "最后一个元素为： " << L1.back() << endl;

	//list容器的迭代器是双向迭代器，不支持随机访问
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	//it++可以，只支持递增或递减
	//it = it + 1;//错误，不可以跳跃访问，即使是+1
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

• list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据
• 返回第一个元素 --- front
• 返回最后一个元素 --- back

3.7.7 list 反转和排序

功能描述：

• 将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：

• reverse(); //反转链表
• sort(); //链表排序

示例：

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

bool myCompare(int val1 , int val2)
{
	//降序 前一个数大于后一个数
	return val1 > val2;
}

//反转和排序
void test01()
{
	list<int> L;
	L.push_back(90);
	L.push_back(30);
	L.push_back(20);
	L.push_back(70);
	printList(L);

	//反转容器的元素
	L.reverse();
	printList(L);

	//排序
	//sort(L.begin(),L.end())//会报错，不支持随机访问迭代器的容器，不可以用标准函数
	L.sort(); //默认的排序规则 从小到大
	printList(L);


	//不支持随机访问迭代器的容器，其内部会提供排序算法
	L.sort(myCompare); //指定规则，从大到小
	printList(L);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

• 反转 --- reverse
• 排序 --- sort （成员函数）

3.7.8 排序案例

案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高

排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

示例：

#include <list>
#include <string>
class Person {
public:
	Person(string name, int age , int height) {
		m_Name = name;
		m_Age = age;
		m_Height = height;
	}

public:
	string m_Name;  //姓名
	int m_Age;      //年龄
	int m_Height;   //身高
};


bool ComparePerson(Person& p1, Person& p2) {

	if (p1.m_Age == p2.m_Age) {
		return p1.m_Height  > p2.m_Height;
	}
	else
	{
		return  p1.m_Age < p2.m_Age;
	}

}

void test01() {

	list<Person> L;

	Person p1("刘备", 35 , 175);
	Person p2("曹操", 45 , 180);
	Person p3("孙权", 40 , 170);
	Person p4("赵云", 25 , 190);
	Person p5("张飞", 35 , 160);
	Person p6("关羽", 35 , 200);

	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);

	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age 
              << " 身高： " << it->m_Height << endl;
	}

	cout << "---------------------------------" << endl;
	L.sort(ComparePerson); //排序

	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age 
              << " 身高： " << it->m_Height << endl;
	}
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

• 对于自定义数据类型，必须要指定排序规则，否则编译器不知道如何进行排序

• 高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定，并不复杂