list容器

list——链表容器

底层数据结构是双向循环的链表。

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构)，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。

相较于vector的连续线性空间，list就显得负责许多，它的好处是每次插入或者删除一个元素，就是配置或者释放一个元素的空间。因此，list对于空间的运用有绝对的精准，一点也不浪费。而且，对于任何位置的元素插入或元素的移除，list永远是常数时间。

注意

list和vector是两个最常被使用的容器。

list容器是一个双向链表。

• 采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
• 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素
• 链表灵活，但是空间和时间额外耗费较大

list容器的迭代器

list容器不能像vector一样以普通指针作为迭代器，因为其节点不能保证在同一块连续的内存空间上。list迭代器必须有能力指向list的节点，并有能力进行正确的递增、递减、取值、成员存取操作。所谓”list正确的递增，递减、取值、成员取用”是指，递增时指向下一个节点，递减时指向上一个节点，取值时取的是节点的数据值，成员取用时取的是节点的成员。

由于list是一个双向链表，迭代器必须能够具备前移、后移的能力，所以list容器提供的是双向迭代器（Bidirectional Iterators）。

list有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效。这在vector是不成立的，因为vector的插入操作可能造成记忆体重新配置，导致原有的迭代器全部失效，甚至list元素的删除，也只有被删除的那个元素的迭代器失效，其他迭代器不受任何影响。

list容器的数据结构

list容器不仅是一个双向链表，而且还是一个循环的双向链表。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;

int main(void){

    list<int> mylist;
    for (int i = 0; i < 10; i ++){
        mylist.push_back(i);
    }

    list<int>::_Nodeptr node =  mylist._Myhead->_Next;

    for (int i = 0; i < mylist._Mysize * 2;i++){
        cout << "Node:" << node->_Myval << endl;
        node = node->_Next;
        if (node == mylist._Myhead){
            node = node->_Next;
        }
    }

    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

list常用API

// 定义
list<int> l;
// 增加
l.push_back(20); // 末尾添加元素 O(1)
l.push_front(20); // 头部添加元素 O(1)
l.insert(it, 10); // 向迭代器it指向的位置添加一个元素10 O(1) // 虽然插入的时间复杂度是O(1) 但是在插入之前需要先进行查询操作，对于链表来说查询的效率就比较低了
// 删除
l.pop_back(); // 末尾删除元素 O(1)
l.pop_front(); // 头部删除元素 O(1)
l.erase(it); //删除迭代器it指向的元素 O(1)
// 查询搜索
iterator迭代器进行遍历

list构造函数

list<T> lstT;//list采用采用模板类实现,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。

list数据元素插入和删除操作

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。

list大小操作

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);//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。

list赋值操作

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。

list数据的存取

front();//返回第一个元素。
back();//返回最后一个元素。

list反转排序

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。
sort(); //list排序

面试题：vector、deque、list的区别

vector

特点

• 底层数据结构：动态数组
• 内存使用效率：需要连续的内存空间
• 元素插入删除的时间复杂度：对于尾部的操作时间复杂度为 O(1)，对于头部及中间部分的操作时间复杂度为 O(n)。

优点：

• 内存访问速度快，因为底层数据结构是连续的。
• 易于使用，因为它的接口类似于标准数组。

缺点：

• 需要连续的内存空间，这可能会导致内存碎片。
• 对于头部及中间部分的操作时间复杂度为 O(n)，效率较低。

deque

特点

• 底层数据结构：二维动态数组
• 内存使用效率：只需要局部连续的内存空间
• 元素插入删除的时间复杂度：对于尾部的操作时间复杂度为 O(1)，对于头部及中间部分的操作时间复杂度为 O(1)。

优点：

• 内存使用效率高，因为只需要局部连续的内存空间。
• 对于头部及中间部分的操作时间复杂度为 O(1)，效率较高。

缺点：

• 内存访问速度慢，因为底层数据结构是非连续的。
• 使用起来比 vector 更复杂，因为它有更多的成员函数。

list

特点

• 底层数据结构：双向循环链表
• 内存使用效率：可以连续也可以不连续
• 元素插入删除的时间复杂度：对于尾部的操作时间复杂度为 O(1)，对于头部及中间部分的操作时间复杂度为 O(1)。

优点：

• 内存使用效率高，因为不需要连续的内存空间。
• 对于头部及中间部分的操作时间复杂度为 O(1)，效率较高。

缺点：

• 内存访问速度慢，因为底层数据结构是非连续的。
• 使用起来比 vector 更复杂，因为它有更多的成员函数。

vector和deque之间的区别？

• 从底层数据结构上来说，vector底层是动态数组；deque底层是二维动态数组。
• 从内存使用效率上来说，vector需要的内存空间必须是连续的；deque需要的内存空间只是局部连续的。
• 从元素插入删除的时间复杂度上来说，两者对于尾部的操作时间复杂度是一致的，但是对于头部及中间部分的操作deque的效率都更高。

基于上述区别，vector适合于存储大块连续的数据，并且不需要从头部频繁地插入或删除元素。deque适合于存储需要频繁地从头部和尾部插入或删除元素的数据，并且不需要连续的内存空间。

vector和list之间的区别？

• 从底层数据结构上来说，vector底层是动态数组；list底层是双向循环链表。
• 从内存使用效率上来说，vector需要的内存空间必须是连续的；list需要的内存空间可以连续也可以不连续。
• 从元素插入删除的时间复杂度上来说，两者对于尾部的操作时间复杂度是一致的都是O(1)，但是对于头部及中间部分的操作vector的时间复杂度都是O(n)效率较低，list的时间复杂度都是O(1)效率更高。

基于上述区别，vector适合于存储大块连续的数据，并且不需要从头部频繁地插入或删除元素。list适合于存储需要频繁地从头部和尾部插入或删除元素的数据，并且不需要连续的内存空间。