05--STL序列容器（List和Forward_list）

补充：

注意：list和forward_list都有自己的sort排序方法，所以排序时最好使用自带的sort方法，节省时间

一：List

（一）：List双向链表简介

list是一个双向链表容器，可高效地进行插入删除元素。
list不可以随机存取元素，所以不支持at.(pos)函数与[]操作符。It++(ok) it+5(err)
list不支持任意存取迭代

（二）：list默认构造函数

list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：list<T> lstT;  如：

list<int> lstInt;            //定义一个存放int的list容器。

list<float> lstFloat;     //定义一个存放float的list容器。

list<string> lstString;     //定义一个存放string的list容器。        

//尖括号内还可以设置指针类型或自定义类型。

（三）：list的带参构造函数

list(beg,end);    //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。注意该区间是左闭右开的区间。
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。

（四）：list头尾添加删除操作

list.push_back(elem);            //在容器尾部加入一个元素
list.pop_back();              //删除容器中最后一个元素
list.push_front(elem);     //在容器开头插入一个元素
list.pop_front();              //从容器开头移除第一个元素

（五）：list头尾数据获取

list.front();   //返回第一个元素。
list.back();  //返回最后一个元素。

（六）：list迭代器相关

list.begin();                     //返回容器中第一个元素的迭代器。
list.end();                       //返回容器中最后一个元素之后的迭代器。
list.rbegin();         //返回容器中倒数第一个元素的迭代器。
list.rend();         //返回容器中倒数最后一个元素的后面的迭代器。

（七）：list赋值操作

list.assign(beg,end);    //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。注意该区间是左闭右开的区间。
list.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
list.swap(lst);  // 将lst与本身的元素互换。

（八）：list大小获取

list.size();      //返回容器中元素的个数
list.empty();           //判断容器是否为空
list.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。
list.resize(num, elem);  //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem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。

（九）：list插入操作

list.insert(pos,elem);   //在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
list.insert(pos,n,elem);   //在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
list.insert(pos,beg,end);   //在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。

同链表一样，先是查找位置，耗时。后是插入数据，快速

（十）：list删除区间数据

list.clear();          //移除容器的所有数据
list.erase(beg,end);  //删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。　　//使用迭代器删除较快，不需要查找
list.erase(pos);    //删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
lst.remove(elem);   //删除容器中所有与elem值匹配的元素。

（十一）：list数据序列翻转《重点》

lst.reverse();     //反转链表，比如lst包含1,3,5元素，运行此方法后，lst就包含5,3,1元素。

只动指针，不动数据

（十二）性能测试

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <cstring>

#if _MSC_VER
#define snprintf _snprintf
#endif

using namespace std;

long get_a_target_long()
{
    /******变量声明********/
    long target = 0;
    /**********************/

    cout << "targer (0~" << RAND_MAX << "):";
    cin >> target;
    return target;
}

string get_a_target_string()
{
    /******变量声明********/
    long target = 0;
    char buf[10];
    /**********************/

    cout << "targer (0~" << RAND_MAX << "):";
    cin >> target;

    snprintf(buf, 10, "%d", target);
    return string(buf);
}

//与后面的比较函数中回调参数对应
int compareLongs(const void* l1, const void* l2)
{
    return (*(long*)l1 - *(long*)l2);
}

int compareStrings(const void* s1, const void* s2)
{
    if (*(string*)s1 > *(string*)s2)
        return 1;
    if (*(string*)s1 < *(string*)s2)
        return -1;
    return 0;
}

#include <list>
namespace jj03
{
    void test_list(long& l_size)
    {
        cout << "
test_list()*******" << endl;

        /******变量声明:数组初始********/
        char buf[10];

        /******变量声明:list初始********/
        list<string> lt;

        /******变量声明：记录时间********/
        clock_t timeStart = clock();    //开始时间
        for (long i = 0; i < l_size; i++)
        {
            try
            {
                snprintf(buf, 10, "%d", rand());
                lt.push_back(string(buf));
            }
            catch (exception& e)
            {
                cout << e.what() << endl;
                cout << "Max_size:" << i << endl;
                abort();    //终止
            }
        }

        cout << "inti vector use milli-seconds:" << (clock() - timeStart) << endl;    //获取初始化数组耗时
        cout << "list.size:" << lt.size() << endl;    //获取list大小
        cout << "list.max_size:" << lt.max_size() << endl;    //获取list所允许的最大长度
        cout << "list.front:" << lt.front() << endl;    //获取list首元素
        cout << "list.back:" << lt.back() << endl;    //获取list尾元素

        /******变量声明：获取我们要查询的数********/
        string target = get_a_target_string();

        //注意list是链表实现，算法中sort不能使用，sort用在顺序表中

        //qsort和bsearch是C编译器自带的快速排序和二分查找算法
        //但是list不维护data首地址（一直变），所以这个查找方法不能使用


        //使用find方法进行查找:find不需要进行排序，查找时间可能较短<因为是迭代查找>（若是一次查找的话，耗时少，但是多次查找，那么先排序效率更好）
        timeStart = clock();

        auto pItem = find(lt.begin(), lt.end(), target);    //auto变量用得好

        cout << "::find(),milli-seconds:" << clock() - timeStart << endl;
        if (pItem != lt.end())
            cout << "found:" << *pItem << endl;
        else
            cout << "not found!" << endl;


        //使用list自带sort方法进行排序，节省时间 需要排序，所以耗时长于find
        timeStart = clock();

        lt.sort();    //使用list自带sort方法进行排序，节省时间
        cout << "list.sort(),milli-seconds:" << clock() - timeStart << endl;

        timeStart = clock();
        /******变量声明：flag布尔型判断是否找到数据********/
        bool flag =
            binary_search(lt.begin(), lt.end(), target);

        cout << "binary_search(),milli-seconds:" << clock() - timeStart << endl;
        if (flag != false)
            cout << "found:" << target << endl;
        else
            cout << "not found!" << endl;
    }
}

数据量大时destroy销毁内存时，耗时太长

二：Forward_list

（一）forward_list简介

单向列表，但实际上它是一种单向列表，只能从单一方向遍历

（二）单链表的实现

forward_list内部是用单向列表实现的，并且为了保证该库的运行效率（时间上和空间上）。 
它是唯一一个C++标准库容器中没有size成员函数的容器， 因为维护这样一个信息会造成效率上的轻微损失。

和list双向链表相比，forward_list类只有一个结点只有一个指针，节省4字节相比于list
若是数据太多，若是可以，尽可能选择forward_list可以节省大量空间

和其他的标准序列容器(array,vector,deque)相比较的话，forward_list在任何位置的插入，删除和移动操作会更快。因此在诸如sorting算法中会更倾向于使用它。

（三）forward_list构造方法

  forward_list<int> first;                      // 默认构造：为空
  forward_list<int> second (3,77);              // fill填充 3 个 77
  forward_list<int> third (second.begin(), second.end()); // range initialization
  forward_list<int> fourth (third);            // 拷贝构造
  forward_list<int> fifth= {3, 52, 25, 90};    // 列表赋值

（四）forward_list赋值操作

assign:

    forward_list<int> first;
    forward_list<int> second;

    first.assign (4,15);                           // 15 15 15 15

    second.assign (first.begin(),first.end());     // 15 15 15 15

    first.assign ( {77, 2, 16} );                  // 77 2 16

swap:

    forward_list<int> first = {10, 20, 30};
    forward_list<int> second = {100, 200};

    first.swap(second);

operator=:相同

（五） forward_list插入操作push_front《含有头结点》

  forward_list<int> mylist = {77, 2, 16};
  mylist.push_front (19);
  mylist.push_front (34);

由于为了效率，forward_list连size函数都不要了，当然不会要尾指针。因为维护尾指针比维护头指针复杂多了

（六）forward_list删除操作pop_front和front

    forward_list<int> mylist = {10, 20, 30, 40};

    cout << "Popping out the elements in mylist:";
    while (!mylist.empty())
    {
        cout << ' ' << mylist.front();　　//获取开始结点数据
        mylist.pop_front();　　//删除开始结点
    }

（七）更多方法参考：http://www.cplusplus.com/reference/forward_list/forward_list/pop_front/

（八）性能测试

#include <forward_list>
namespace jj04
{
    void test_flist(long& l_size)
    {
        cout << "
test_list()*******" << endl;

        /******变量声明:数组初始********/
        char buf[10];

        /******变量声明:forward_list初始********/
        forward_list<string> fl;

        /******变量声明：记录时间********/
        clock_t timeStart = clock();    //开始时间
        for (long i = 0; i < l_size; i++)
        {
            try
            {
                snprintf(buf, 10, "%d", rand());
                fl.push_front(string(buf));
            }
            catch (exception& e)
            {
                cout << e.what() << endl;
                cout << "Max_size:" << i << endl;
                abort();    //终止
            }
        }

        cout << "inti vector use milli-seconds:" << (clock() - timeStart) << endl;    //获取初始化数组耗时
        cout << "list.max_size:" << fl.max_size() << endl;    //获取forward_list所允许的最大长度
        cout << "list.front:" << fl.front() << endl;    //获取forward_list首元素
        //为了效率，forward_list并不维护size和back

        /******变量声明：获取我们要查询的数********/
        string target = get_a_target_string();

        //注意forward_list是链表实现，算法中sort不能使用，sort用在顺序表中

        //qsort和bsearch是C编译器自带的快速排序和二分查找算法
        //但是forward_list不维护data首地址（一直变），所以这个查找方法不能使用


        //使用find方法进行查找:find不需要进行排序，查找时间可能较短<因为是迭代查找>（若是一次查找的话，耗时少，但是多次查找，那么先排序效率更好）
        timeStart = clock();

        auto pItem = find(fl.begin(), fl.end(), target);    //auto变量用得好

        cout << "::find(),milli-seconds:" << clock() - timeStart << endl;
        if (pItem != fl.end())
            cout << "found:" << *pItem << endl;
        else
            cout << "not found!" << endl;


        //使用forward_list自带sort方法进行排序，节省时间 需要排序，所以耗时长于find
        timeStart = clock();

        fl.sort();    //使用list自带sort方法进行排序，节省时间
        /******变量声明：flag布尔型判断是否找到数据********/
        cout << "list.sort()milli-seconds:" << clock() - timeStart << endl;
        
        timeStart = clock();
        bool flag =
            binary_search(fl.begin(), fl.end(), target);

        cout << "binary_search(),milli-seconds:" << clock() - timeStart << endl;
        if (flag != false)
            cout << "found:" << target << endl;
        else
            cout << "not found!" << endl;
    }
}

链表销毁耗时都较长