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＜C++＞ list容器本质|常用接口|自定义排序规则

news 来源：原创 2024/5/20 1:28:41

✅作者简介：热爱后端语言的大学生，CSDN内容合伙人
✨精品专栏：C++面向对象
🔥系列专栏：C++泛型编程

文章目录

1、list 容器本质与特点
2、list 基本操作与常用接口
- 2.1、list 构造函数
- 2.2、list 赋值和交换
- 2.3、list 大小操作
- 2.4、 list 插入和删除
- 2.5、list 数据存取
- 2.6、list 反转和排序
3、排序案例
- 3.1、生肖类
- 3.2、排序规则
- 3.3、具体实现与效果

🔥前言

今天把 list容器的基本操作、常用接口做一个系统的整理，结合具体案例熟悉自定义内部排序方法的使用。list与vector 是STL中最常用的两个容器，如果对vector 容器不熟悉的朋友可以在系列专栏里翻阅复习或者学习。

1、list 容器本质与特点

本质：

list 容器可以看做一个双向循环链表，用于存储的每个结点包含数据域和指针域

示意图：
在这里插入图片描述
名词解释：

begin和end都是迭代器，可以看成指针来操作
- begin 对应的是容器首个元素，而end 对应容器最后一个元素的下一个位置
prev和next代表前驱指针和后继指针，并不是 list容器的接口
- 指针域用来存储下一个结点的地址
front和back分别是第一个和最后一个结点的数据域
push_back、push_front、pop_back、pop_front代表尾插、头插、尾删、头删

通过前驱后继指针可以将每个结点连接起来，头结点的前驱与尾结点后继指针都指向null
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 特点：

优点：可以对任意位置快速插入删除，动态分配存储，不会造成内存浪费和溢出
缺点：遍历速度比数组慢，占用空间比数组大

list 有一个重要的性质，插入和删除操作都不会造成原有 list迭代器的失效

2、list 基本操作与常用接口

包含 list容器的构造、赋值交换、插入删除、数据存取、空间大小、反转、排序。

2.1、list 构造函数

用于创建list容器

函数原型：

list<T> lst;
- 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<iostream>
#include <list>
using namespace std;

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

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

void test()
{
	//默认构造
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	
	printList(L1);
    //区间构造
	list<int>L2(L1.begin(),L1.end());
	printList(L2);
	//拷贝构造
	list<int>L3(L2);
	printList(L3);
	//相同值构造
	list<int>L4(10, 1000);
	printList(L4);
}

2.2、list 赋值和交换

用于给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：

//赋值和交换
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	//赋值
	list<int>L2;
	L2 = L1;

	list<int>L3;
	L3.assign(L2.begin(), L2.end());

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

//交换
void test02()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);

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

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

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

2.3、list 大小操作

用于对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);
- 与resize(num)的区别是默认值变为elem

示例：

void testr()
{
	list<int>L6;
	L6.push_back(10);
	L6.push_back(30);
	L6.push_back(40);

	//判断容器是否为空
	if (L6.empty())
	{
		cout << "list 为空" << endl;
	}
	else {
		cout << "lsit 不为空，元素个数为：" << L6.size() << endl;
	}
	//重新指定大小
	L6.resize(6, 100);
	printInfo(L6);

	L6.resize(3);
	printInfo(L6);
}

2.4、 list 插入和删除

用于对 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：

void testt()
{
	list<int>L7;
	//尾插
	L7.push_back(1);
	L7.push_back(2);
	L7.push_back(3);
	//头插
	L7.push_front(30);
	L7.push_front(20);
	L7.push_front(10);
	printInfo(L7);
	//插入 insert
	list<int>::iterator t = L7.begin();
	L7.insert(++t, 6);
	//删除 erase
	t = L7.end();//end迭代器指向最后一个有效元素的下一个位置
	L7.erase(--t);
	printInfo(L7);
	//移除
	L7.push_back(10000);
	L7.push_back(10000);
	printInfo(L7);
	L7.remove(10000);
	printInfo(L7);
	//清空
	L7.clear();
	if (L7.empty())
	{
		cout << "list 已经清空" << endl;
	}
}

2.5、list 数据存取

用于对 list容器中数据进行存取

函数原型：

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

示例：

void testy()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(50);
	//访问首尾元素
	cout << "第一个元素值为：" << L1.front() << endl;
	cout << "最后一个元素值为：" << L1.back() << endl;
	//不支持下标访问，也不支持随机访问，底层是链表
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	it++;//正确
	//it + 1;//错误，不存在与"+"匹配的运算符
}

2.6、list 反转和排序

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

反转示例：

void testu()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	cout << "反转前：" << endl;
	printInfo(L1);
	cout << "反转后：" << endl;
	L1.reverse();
	printInfo(L1);
}

排序示例：

//用于降序排序
bool myCompare(int v1, int v2)
{
	//降序：让第一个数 > 第二个数
	return v1 > v2;
}
void testi()
{
	list<int>L;
	L.push_back(2);
	L.push_back(1);
	L.push_back(6);
	L.push_back(4);
	L.push_back(5);
	L.push_back(3);
	cout << "排序前：" << endl;
	printInfo(L);
	cout << "升序排序后：" << endl;
	L.sort();
	printInfo(L);
	cout << "降序排序后：" << endl;
	L.sort(myCompare);
	printInfo(L);
}

所有不支持随机访问迭代器的容器，不可以使用标准算法
这些容器内部会提供排序的成员方法

sort是 list容器内部的排序方法，默认为升序排列，可以通过自己编写函数来决定排序的规则。

3、排序案例

3.1、生肖类

class Person
{
public:
	Person(string name, int age, int height)
	{
		this->name = name;
		this->age = age;
		this->height = height;
	}

	//属性
	string name;
	int age;
	int height;
};

3.2、排序规则

//自定义排序规则 compare
bool compare(Person& p1, Person& p2)
{
	//按照身高降序
	if (p1.height == p2.height)
	{
		//如果身高相同，按照年龄升序排序
		return p1.age < p2.age;
	}
	else {
		return p1.height > p2.height;
	}
	
}

3.3、具体实现与效果

//打印list容器
void printList(list<Person>&L)
{
	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << "姓名：" << it->name << "\t年龄："
			<< it->age << "\t身高：" << it->height << endl;
	}
}
//函数主体
void test_Person()
{
	list<Person>L;
	//准备数据
	Person p1("辰龙", 29, 188);
	Person p2("寅虎", 27, 186);
	Person p3("子鼠", 25, 168);
	Person p4("丑牛", 26, 189);
	Person p5("卯兔", 28, 168);
	Person p6("亥猪", 36, 186);
	//尾插
	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);

	cout << "排序前：" << endl;
	printList(L);
	cout << "---------------------------------------" << endl;
	cout << "排序后：" << endl;
	L.sort(compare);
	printList(L);
}