【C++ STL序列容器】list 双向链表

【 1. 基本原理 】

• list 容器，又称双向链表容器，该容器的底层是以双向链表的形式实现的。这意味着：list 容器中的元素可以分散存储在内存空间里。
• list 双向链表容器的存储结构：
  list 容器中各个元素的前后顺序是靠指针来维系的，每个元素都配备了 2 个指针，分别指向它的前一个元素和后一个元素。其中第一个元素的前向指针总为 null，因为它前面没有元素；同样，尾部元素的后向指针也总为 null。
  
• 优点
  基于双向链表这样的存储结构，list 容器具有一些其它容器（array、vector 和 deque）所不具备的优势，即 list 双向链表 可以在序列已知的任何位置快速插入或删除元素（时间复杂度为O(1)），并且 在 list 容器中移动元素效率也比其它容器高。
• 缺点
  使用 list 容器的缺点是 list 不能通过位置直接访问元素，而array 和 vector就可以。举个例子，如果要访问 list 容器中的第 6 个元素，它 不支持 容器对象名[6] 这种语法格式，正确的做法是 访问元素需要从容器中第一个元素或最后一个元素开始遍历容器，直到找到该位置。
• 应用场景
  实际场景中，如何需要对序列进行大量添加或删除元素的操作，而直接访问元素的需求却很少，这种情况建议使用 list 容器存储序列。
• list 容器以模板类 list<T>（T 为存储元素的类型）的形式在 <list> 头文件 中，并位于 std 命名空间 中。

【 2. list 的创建 】

2.1 创建1个空的 list

• 和空 array 容器不同，空的 list 容器在创建之后仍可以添加元素，因此创建 list 容器的方式很常用。

list<int> values;

2.2 创建一个包含 n 个元素的 list（默认值）

• 创建 list容器 对象 valuse，其中包含 10 个元素，每个元素的值都为相应类型的默认值（int类型的默认值为 0）：

list<int> values(10);

2.3 创建一个包含 n 个元素的 list（赋初值）

• 创建一个包含 n 个元素的 list 容器，并为每个元素指定初始值。

list<int> values(10, 5);

2.4 通过1个 list 初始化另一个 list

• 在已有 list 容器的情况下，通过拷贝该容器可以创建新的 list 容器：
  必须保证新旧容器存储的元素类型一致 。

list<int> value1(10,5);
list<int> value2(value1);

2.5 拷贝其他类型容器的指定元素创建 list

• 通过拷贝其他类型容器（或者普通数组）中指定区域内的元素，可以创建新的 list 容器：

//拷贝普通数组，创建list容器
int a[] = { 1,2,3,4,5 };
list<int> values(a, a+5);

//拷贝其它类型的容器，创建 list 容器
array<int, 5>arr{ 11,12,13,14,15 };
list<int>values(arr.begin()+2, arr.end());//拷贝arr容器中的{13,14,15}

【 3. list 的成员函数 】

• list 容器还有一个swap(x , y) 非成员函数（其中 x 和 y 是存储相同类型元素的 list 容器），它和 swap() 成员函数的功能完全相同，仅使用语法上有差异。
• begin() 函数 、end() 函数
  C++ 11 标准库新增加了 begin() 和 end() 这 2 个函数，和 list 容器包含的 begin() 和 end() 成员函数不同，标准库提供的这 2 个函数的操作对象，既可以是容器，还可以是普通数组。
  • 当操作对象是容器时，它和 容器包含的 begin() 和 end() 成员函数的功能完全相同；
  • 如果操作对象是 普通数组，则 begin() 函数返回的是指向数组第一个元素的指针，同样 end() 返回指向数组中最后一个元素之后一个位置的指针（注意不是最后一个元素）。

实例

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
    //创建空的 list 容器
    list<double> values;
    //向容器中添加元素
    values.push_back(3.1);
    values.push_back(2.2);
    values.push_back(2.9);
    cout << "values size：" << values.size() << endl;
    //对容器中的元素进行排序
    values.sort();
    //使用迭代器输出list容器中的元素
    for (list<double>::iterator it = values.begin(); it != values.end(); ++it) {
        cout << *it << " ";
    }
    return 0;
}