C++ 标准库提供了丰富的功能，其中
<list>
是一个非常重要的容器类，用于存储元素集合，支持双向迭代器。
<list>
是 C++ 标准模板库（STL）中的一个序列容器，它允许在容器的任意位置快速插入和删除元素。与数组或向量（
<vector>
）不同，
<list>
不需要在创建时指定大小，并且可以在任何位置添加或删除元素，而不需要重新分配内存。
以下是
<list>
容器的一些基本操作：
包含头文件：
#include <list>
声明列表：
std::list<T> mylist;
，其中
T
是存储在列表中的元素类型。
插入元素：
mylist.push_back(value);
删除元素：
mylist.pop_back();
或
mylist.erase(iterator);
访问元素：
mylist.front();
和
mylist.back();
遍历列表：使用迭代器
for (auto it = mylist.begin(); it != mylist.end(); ++it)
双向迭代
：
<list>
提供了双向迭代器，可以向前和向后遍历元素。
动态大小
：与数组不同，
<list>
的大小可以动态变化，不需要预先分配固定大小的内存。
快速插入和删除
：可以在列表的任何位置快速插入或删除元素，而不需要像向量那样移动大量元素。
声明与初始化
<list>
的声明和初始化与其他容器类似：
#include <iostream>
#include <list>
int main() {
std::list<int> lst1; // 空的list
std::list<int> lst2(5); // 包含5个默认初始化元素的list
std::list<int> lst3(5, 10); // 包含5个元素，每个元素为10
std::list<int> lst4 = {1, 2, 3, 4}; // 使用初始化列表
return 0;
下面是一个使用 <list> 的简单示例，包括创建列表、添加元素、遍历列表和输出结果。
#include <iostream>
#include <list>
int main() {
// 创建一个整数类型的列表
std::list<int> numbers;
// 向列表中添加元素
numbers.push_back(10);
numbers.push_back(20);
numbers.push_back(30);
// 访问并打印列表的第一个元素
std::cout << "First element: " << numbers.front() << std::endl;
// 访问并打印列表的最后一个元素
std::cout << "Last element: " << numbers.back() << std::endl;
// 遍历列表并打印所有元素
std::cout << "List elements: ";
for (std::list<int>::iterator it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
std::cout << std::endl;
// 删除列表中的最后一个元素
numbers.pop_back();
// 再次遍历列表并打印所有元素
std::cout << "List elements after removing the last element: ";
for (std::list<int>::iterator it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
std::cout << std::endl;
return 0;
输出结果:
First element: 10
Last element: 30
List elements: 10 20 30
List elements after removing the last element: 10 20
常用成员函数
以下是 <list> 中一些常用的成员函数：
| 函数 | 说明 |
|---|
push_back(const T& val) | 在链表末尾添加元素 |
push_front(const T& val) | 在链表头部添加元素 |
pop_back() | 删除链表末尾的元素 |
pop_front() | 删除链表头部的元素 |
insert(iterator pos, val) | 在指定位置插入元素 |
erase(iterator pos) | 删除指定位置的元素 |
clear() | 清空所有元素 |
size() | 返回链表中的元素数量 |
empty() | 检查链表是否为空 |
front() | 返回链表第一个元素 |
back() | 返回链表最后一个元素 |
remove(const T& val) | 删除所有等于指定值的元素 |
sort() | 对链表中的元素进行排序 |
merge(list& other) | 合并另一个已排序的链表 |
reverse() | 反转链表 |
begin() / end() | 返回链表的起始/结束迭代器 |
1、基本操作
#include <iostream>
#include <list>
int main
() {
std
::list<int> lst
= {10,
20,
30};
// 插入和删除元素
lst.
push_front(5); // 在头部插入5
lst.
push_back(40); // 在尾部插入40
lst.
pop_front(); // 删除头部元素
lst.
pop_back(); // 删除尾部元素
// 输出链表内容
std
::cout << "List elements: ";
for (const auto& elem
: lst
) {
std
::cout << elem
<< " ";
std
::cout << std
::endl;
return 0;
2、插入和删除特定位置的元素
#include <iostream>
#include <list>
int main
() {
std
::list<int> lst
= {1,
2,
3,
4,
5};
auto it
= lst.
begin();
std
::advance(it,
2); // 移动迭代器到第3个元素（值为3）
lst.
insert(it,
10); // 在第3个元素前插入10
lst.
erase(it
); // 删除第3个元素
// 输出链表内容
std
::cout << "List elements: ";
for (const auto& elem
: lst
) {
std
::cout << elem
<< " ";
std
::cout << std
::endl;
return 0;
3、排序和去重
#include <iostream>
#include <list>
int main
() {
std
::list<int> lst
= {3,
1,
4,
1,
5,
9,
2,
6,
5,
3,
5};
lst.
sort(); // 排序
lst.
unique(); // 删除相邻重复元素
// 输出链表内容
std
::cout << "Sorted and unique list: ";
for (const auto& elem
: lst
) {
std
::cout << elem
<< " ";
std
::cout << std
::endl;
return 0;
4、合并和反转
#include <iostream>
#include <list>
int main
() {
std
::list<int> lst1
= {1,
3,
5,
7};
std
::list<int> lst2
= {2,
4,
6,
8};
lst1.
merge(lst2
); // 合并两个已排序的链表
lst1.
reverse(); // 反转链表
// 输出链表内容
std
::cout << "Merged and reversed list: ";
for (const auto& elem
: lst1
) {
std
::cout << elem
<< " ";
std
::cout << std
::endl;
return 0;
与其他容器对比
| 特性 | std::list | std::vector | std::deque |
|---|
| 内存结构 | 非连续内存，双向链表 | 连续内存 | 分段连续内存 |
| 访问性能 | 顺序访问较快，随机访问慢 | 随机访问快 | 末尾和头部访问都快 |
| 插入/删除性能 | 任意位置插入、删除快 | 末尾插入快，中间位置慢 | 头尾插入、删除快 |
| 适用场景 | 频繁在中间插入/删除 | 需要高效随机访问 | 需要在头尾快速插入/删除 |
| 迭代器稳定性 | 稳定，元素插入或删除不会失效 | 插入、删除可能导致迭代器失效 | 插入、删除可能导致迭代器失效 |
注意事项
<list> 的元素是按插入顺序存储的，而不是按元素值排序。
由于 <list> 的元素存储在不同的内存位置，所以它不适合需要随机访问的场景。
与向量相比，<list> 的内存使用效率较低，因为每个元素都需要额外的空间来存储指向前后元素的指针。
通过这个简单的介绍和示例，初学者应该能够对 C++ 的 <list> 容器有一个基本的了解，并能够开始使用它来解决实际问题。
