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0.引言
本篇博客我们将介绍 STL 中 list 的使用，由于list STL 接口函数与之前vector string 类似，我们在这里将不再详细赘述了，通过 OJ 题来练习 list 的实际使用。
1. list 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，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)。
2. list 使用
2.1 构造函数
| 构造函数：constructor | 说明 |
| list (size_type n, const value_type& val = value_type()) | 构造的list中包含n个值为val的元素 |
| list() | 构造空的list |
| list (const list& x) | 拷贝构造函数 |
| list (InputIterator first, InputIterator last) | 用[first, last)区间中的元素构造list |
2.2 list iterator 的使用
| 函数声明 | 说明 |
| begin() + end() | 返回第一个元素的迭代器+返回最后一个元素下一个位置的迭代器 |
| rbegin() + rend() | 返回第一个元素的reverse_iterator,即end位置，返回最后一个元素下一个位置的 reverse_iterator,即begin位置 |
这里可以将将迭代器理解成一个指针，该指针指向list中的某个节点。
(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
3 list capacity
| 函数声明 | 说明 |
| empty | 检测list是否为空，是返回true，否则返回false |
| size | 返回list中有效节点的个数 |
4. list element access
| 函数声明 | 说明 |
| front | 返回list的第一个节点中值的引用 |
| back | 返回list的最后一个节点中值的引用 |
5. list modifiers
| 函数声明 | 说明 |
| push_front | 在list首元素前插入值为val的元素 |
| pop_front | 删除list中第一个元素 |
| push_back | 在list尾部插入值为val的元素 |
| pop_back | 删除list中最后一个元素 |
| insert | 在list position 位置中插入值为val的元素 |
| erase | 删除list position位置的元素 |
| swap | 交换两个list中的元素 |
| clear | 清空list中的有效元素 |
6. list 迭代器失效
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。
int Array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
list<int> l(Array, Array + sizeof(Array) / sizeof(int));
auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
// erase()接口被执行后，it所指向的节点已被删除，导致it迭代器无效，在下一次使用时，必须重新赋值
l.erase(it);
++it;
} 
正确写法：
int Array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
list<int> l(Array, Array + sizeof(Array) / sizeof(int));
auto It = l.begin();
while (It != l.end())
{
// erase()接口被执行后，对It重新赋值
l.erase(It++); // It = l.erase(It) -- 后置++先使用后自增
}7. list 与vector 对vector
| 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 |
8. OJ 题讲解
删除链表的倒数第 N 个节点：
给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。
我们以示例为例来做分析，为完成题目要求，我们只需要将 3 指向 5 即可。
那么我们如何确定倒数第 n 个 节点的位置呢？ 我i们只需要定义两个快慢指针，让快指针先走 n 步，然后再让快慢指针同时走，当快指针走到最后的一个节点时，那么慢指针指向的位置即为倒数第 n-1 个位置，刚好方便删除操作，最后为了方便返回头节点，我们可以提前开辟一个哨兵位，哨兵位指向头节点即可。
接着我们来看代码：
/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* ListNode *next;
* ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
* ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
* ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
* };
*/
class Solution {
public:
ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n)
{
ListNode* sentinel = new ListNode(0);
sentinel->next = head;
ListNode* slow = sentinel;
ListNode* fast = sentinel;
while(n--)
fast = fast->next;
while(fast->next)
{
fast = fast->next;
slow = slow->next;
}
slow->next = slow->next->next;
return sentinel->next;
}
};
复杂度分析：
快慢指针实则只遍历一次，时间复杂度 O(n), 只申请了有几个变量，空间复杂度 O(1) 。
