【C++ STL】List

1、结构

　　list使用一个double linked list（双向链表）来管理元素。

2、 list 能力

　　list内部结构和vector或deque截然不同，所以与他们的区别：

　　list不支持随机存取，需要存取某个元素，需要遍历之前所有的元素，是很缓慢的行为。

　　任何位置上（不止是两端）安插和删除元素都非常快，始终都是在常数时间内完成，因为无需移动其他任何操作，实际上只进行了一些指针操作。

　　安插和删除并不会造成指向其他元素的各个pointers、reference、iterators失效

　　list是原子操作，要么成功，要么失败，不会说只执行一半。

　　list不支持随机存取，不提供下标操作符和at()函数。

　　list不提供容量，内存分配的操作函数，因为完全没必要，每个元素都有自己的内存空间，在删除之前一直有效。

　　list提供专门的函数用于移动函数，这些函数执行效率高，无需元素的拷贝和移动，只需要调整若干指针。

3、操作函数

3.1 构造和析构

操作	效果
list<Elem> c	产生一个空的list
list<Elem> c1(c2)	产生一个c2同型的list，每个元素都被复制
list<Elem> c(n)	产生一个n个元素的list，每个元素都由default构造产生
list<Elem> c(n,elem)	产生一个n个元素的list，每个元素都是elem的副本
list<Elem> c (beg,end)	产生一个list以区间[beg,end)内所有元素作为初值
c.~list<Elem>()	销毁所有元素，释放内存

3.2 非变动性操作

操作	效果
c.size()	返回当前的元素数量
c.empty()	判断大小是否为零，等同于0 == size()，效率更高
c.max_size()	返回能容纳的元素最大数量
c1 == c2	判断c1是否等于c2
c1 != c2	判断c1是否不等于c2(等同于!(c1==c2))
c1 < c2	判断c1是否小于c2
c1 > c2	判断c1是否大于c2
c1 <= c2	判断c1是否小于等于c2(等同于!(c2<c1))
c1 >= c2	判断c1是否大于等于c2 (等同于!(c1<c2))

3.3 赋值

操作	效果
c1 = c2	将c2的元素全部赋值给c1
c.assign(n,elem)	将elem的n个副本拷贝给c
c.assign(beg,end)	创建一个list，区间[beg,end)内的所有元素作为初值
c1.swap(c2)	c1和c2元素互换
swap(c1,c2)	c1和c2元素互换，全局函数

3.3 元素存取

　　list不支持随机存取，只有front()和back()能直接存取元素。

操作	效果
c.front()	返回第一个元素，不检查元素是否存在
c.back()	返回最后一个元素，不检查元素是否存在

3.4 迭代器相关函数

　　list只有使用迭代器才能对元素进行存取，list不支持随机存取，所以这些迭代器是双向迭代器，凡是用到随机存取迭代器的算法都不能使用。

操作	效果
c.begin()	返回一个随机存取迭代器，指向第一个元素
c.end()	返回一个随机存取迭代器，指向最后一个元素的下一个位置
c.rbegin()	返回一个逆向迭代器，指向逆向迭代的第一个元素
c.rend()	返回一个逆向迭代器，指向逆向迭代的最后一个元素的下一个位置

3.5 元素的安插和移除

　　list提供了deque的所有功能，还增加了remove()和remove_if()应用于list。

操作	效果
c.insert(pos, elem)	在迭代器pos位置插入一个elem副本，返回新元素位置
c.insert(pos,n, elem)	在迭代器pos位置插入n个elem副本，无返回值
c.insert(pos, beg,end)	在迭代器pos位置插入区间[beg,end)内所有元素的副本，无返回值
c.push_back(elem)	在尾部追加一个elem副本
c.pop_back()	移除最后一个元素，不返回
c.push_front(elem)	在头部安插一个elem副本
c.pop_front()	移除第一个元素，不返回
c.remove(val)	移除所有值为val的元素
c.remove_if(op)	移除所有“造成op(elem)为true”的元素
c.erase(pos)	移除迭代器pos所指元素，返回下一元素位置
c.erase(beg,end)	移除区间[beg,end)内的所有元素，返回下一元素位置
c.resize(num)	将元素容量重置为num个，如果size变大，则以default构造函数构造所有元素
c.resize (num, elem)	将元素容量重置为num个，如果size变大，则所有元素为elem的副本
c. clear ()	移除所有元素，将整个容器清空

3.6 特殊变动性操作

操作	效果
c.unique()	如果存在若干相邻而数值相等的元素，移除重复元素，只留下一个
c.unique(op)	若存在若干相邻元素，都使op()为true，移除重复元素，只留下一个
c1.splice(pos,c2)	将所有c2元素移到c1容器pos迭代器之前
c1.splice(pos,c2,c2pos)	将c2 pos位置元素移到c1元素pos位置，c1和c2可以相同
c1.splice(pos,c2,c2beg,c2end)	将c2区间[c2beg,c2end)所有元素移到c1 pos位置之前，c1和c2可以相同
c.sort()	以operator < 为准，对所有元素排序
c.sort(op)	以op()为准，对c排序
c1.merge(c2)	假设c1和c2已序，将c2元素移动到c1，并保证合并后的list仍为已序
c1.merge(c2,op)	假设c1和c2都以op()为序，将c2移动到c1仍然以op()已序
c.reverse()	将所有元素反序

4、示例代码

 // cont/list1.cpp

    #include <iostream>
    #include <list>
    #include <algorithm>
    using namespace std;

    void printLists (const list<int>& 11, const list<int>& 12)
    {

        cout << "list1: ";
        copy (l1.begin(), l1.end(), ostream_iterator<int>(cout," "));
        cout << endl << "list2: ";
        copy (12.begin(), 12.end(), ostream_iterator<int>(cout," "));
        cout << endl << endl;

    }

    int main()
    {

        //create two empty lists
        list<int> list1, list2;

        //fill both lists with elements
        for (int i=0; i<6; ++i) {
            list1.push_back(i);
            list2.push_front(i);
        }
        printLists(list1, list2);

        //insert all elements of list1 before the first element with value 3 of list2 
        //-find() returns an iterator to the first element with value 3
        list2.splice(find(list2.begin(),list2.end(), // destination position
                          3),
                     list1);                         // source list
        printLists(list1, list2);

        //move first element to the end
        list2.splice(list2.end(),          // destination position
                     list2,                // source list
                     list2.begin());       // source position
        printLists(list1, list2);

        //sort second list, assign to list1 and remove duplicates
        list2.sort();
        list1 = list2;
        list2.unique();
        printLists(list1, list2);

        //merge both sorted lists into the first list
        list1.merge(list2);
        printLists(list1, list2);
     }

输出：

   list1: 0 1 2 3 4 5
   list2: 5 4 3 2 1 0

   list1:
   list2: 5 4 0 1 2 3 4 5 3 2 1 0

   list1:
   list2: 4 0 1 2 3 4 5 3 2 1 0 5

   list1: 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5
   list2: 0 1 2 3 4 5

   list1: 0 0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5
   list2: