C++：list(1)list的使用

一.list基本的结构

以上图片展示了一个 C++ 标准库中的 std::list 容器的内部结构：

1.环状双向链表

• std::list 是环状双向链表。
• 最后一个节点的 next 指向头节点。
• 头节点的 prev 指向最后一个节点。

2.哨兵节点

• 图中红色方框标注的是哨兵节点。
• 哨兵节点不存储实际数据。
• 哨兵节点的 next 指向第一个数据节点。
• 哨兵节点的 prev 指向最后一个数据节点。

3.迭代器

• begin() 返回指向第一个数据节点的迭代器。
• end() 返回指向哨兵节点的迭代器。
• 迭代器通过 _M_node 指针访问节点。

4.节点结构

• 每个节点包含数据值（如图中 0、2、3、4 等）。
• 包含指向前一个节点的指针（prev）。
• 包含指向后一个节点的指针（next）。

5.链表遍历

• 正向遍历：从 begin() 开始，通过 next 指针依次访问节点。
• 逆向遍历：从 end() 开始，通过 prev 指针依次访问节点。

6.迭代器失效

• 当链表结构改变时（如插入或删除节点），迭代器可能失效。
• 失效的迭代器不能再用于访问链表。

二.list的基本使用

对C++ 标准库中 std::list 容器部分成员函数的测试。展示了std::list 的多种操作方式，包括初始化、插入元素、调整大小、删除元素等。

#include<iostream>
#include<list>
#include<vector>
using namespace std;// 测试 list 的初始化和基本遍历
void test01()
{// 默认构造函数创建空列表list<int> lt1;// 使用初始化列表构造列表list<int> lt2 = { 0,1,2,3,4,5 };// 创建包含10个元素的列表，每个元素初始化为1list<int> lt3(10, 1);// 从数组中前5个元素构造列表int a[] = { 5,4,3,2,1,0 };list<int> lt4(a, a + 5);// 正确遍历方法：基于范围的for循环cout << "lt4: ";for (auto e : lt4){cout << e << " ";}cout << endl;
}// 测试 list 的插入、修改和删除操作
void test02()
{// 使用初始化列表构造并插入元素list<int> lt1 = { 0,1,2,3,4,5 };lt1.insert(lt1.begin(), 666);  // 在头部插入元素// 复制构造list<int> lt2(lt1);lt2.push_back(999);           // 在尾部添加元素lt2.resize(10, 77);           // 调整大小，不足部分用77填充cout << "lt2: ";for (auto e : lt2){cout << e << " ";}cout << endl;// 复制列表并调整大小（截断）list<int> lt3 = lt2;lt3.resize(5, 0);             // 调整为5个元素，超出部分截断cout << "lt3: ";for (auto e : lt3){cout << e << " ";}cout << endl;// 删除特定值的所有元素list<int> lt4(lt2);lt4.remove(77);               // 删除所有值为77的元素cout << "lt4: ";for (auto e : lt4){cout << e << " ";}cout << endl;
}int main() {test01();cout << endl;test02();return 0;
}

以下是对代码中test01和test02函数测试内容的分要点梳理：

1.test01函数：主要测试std::list的初始化方式及遍历

1. 初始化测试

   • 默认构造：list<int> lt1;（创建空列表）
   • 初始化列表构造：list<int> lt2 = {0,1,2,3,4,5};（用初始化列表直接赋值元素）
   • 指定大小和值构造：list<int> lt3(10, 1);（创建包含10个元素、每个元素值为1的列表）
   • 数组范围构造：list<int> lt4(a, a + 5);（用数组a中从a到a+5的元素初始化列表，即取前5个元素5,4,3,2,1）

2. 遍历测试

   • 使用基于范围的for循环遍历lt4并输出元素，验证初始化结果是否正确。

2.test02函数：主要测试std::list的常用成员函数操作

1. 插入操作

   • lt1.insert(lt1.begin(), 666);：在lt1的开头位置插入元素666。

2. 复制构造

   • list<int> lt2(lt1);：通过复制构造函数，创建lt1的副本lt2。

3. 尾部添加

   • lt2.push_back(999);：在lt2的末尾添加元素999。

4. 调整大小

   • lt2.resize(10, 77);：将lt2的大小调整为10，若原大小不足，用77填充剩余位置。
   • lt3.resize(5, 0);：将lt3的大小调整为5，若原大小超出，截断多余元素（填充值0在此处无效，因仅截断不新增）。

5. 删除元素

   • lt4.remove(77);：删除lt4中所有值为77的元素。

6. 遍历输出

   • 所有列表均通过基于范围的for循环遍历输出，验证上述操作的结果是否正确。

3.测试结果如下

lt4: 5 4 3 2 1 lt2: 666 0 1 2 3 4 5 999 77 77 
lt3: 666 0 1 2 3 
lt4: 666 0 1 2 3 4 5 999 

三.list的其他操作（了解）

### 1. splice（转移元素）

• 核心功能：把一个 list 里的元素（单个、区间或整个链表）转移到另一个 list 里，原 list 对应元素会被移除。
• 关键特点：
  • 高效：直接调整链表指针，不用拷贝元素，处理大数据量时速度优势明显。
  • “搬家式” 转移：原 list 被转移的元素位置会 “空出来”，目标 list 把这些元素 “接过去” 。
• 典型场景：需要在不同链表间快速调整元素归属，比如链表拼接、拆分逻辑，像合并订单链表时，把临时链表的订单直接转移到主链表 。

2. remove（按值移除）

• 核心功能：遍历链表，把所有值和指定值一样的元素都删掉。
• 关键特点：
  • 精准定值删除：简单直接，给定一个具体值（如 5 ），就能清理链表里所有该值的元素。
  • 遍历式删除：逐个检查元素值，匹配就删除，适合明确知道要删什么值的场景。
• 典型场景：数据清理时，删除链表中特定标识的元素，比如用户链表删除 ID 为 001 的用户记录 。

3. remove_if（按条件移除）

• 核心功能：依据自定义条件（像元素大小、是否满足某种规则），删除符合条件的元素。
• 关键特点：
  • 灵活自定义：用 lambda 表达式、函数对象等设定条件（比如删偶数、删大于某个阈值的数 ），应对复杂删除需求。
  • 逻辑拓展性强：不管是简单的数值判断，还是涉及元素对象属性的复杂逻辑，都能实现删除。
• 典型场景：业务规则筛选删除，比如订单链表删除金额小于 1 元的无效订单，学生链表删除成绩不及格的记录 。

4. unique（移除相邻重复）

• 核心功能：去掉链表中相邻的重复元素，只留一个。若要整体去重，一般得先排序让重复元素相邻。
• 关键特点：
  • 相邻限定：只处理 “紧挨着” 的重复，没排序的话，分散的重复元素删不掉。
  • 简化存储：适合对连续重复数据做 “压缩”，像统计链表中连续相同数值的个数后，保留一个代表值 。
• 典型场景：处理传感器连续采集的重复数据、文本处理中连续重复的字符（排序后去相邻重复 ），比如日志链表清理连续重复的状态记录 。

5. merge（合并有序链表）

• 核心功能：把两个已经有序的链表合并成一个新的有序链表，原被合并的链表会被清空。
• 关键特点：
  • 前提条件：两个链表自身得是有序的（升序或降序，需保持一致 ），否则合并结果会混乱。
  • 归并特性：常和归并排序搭配，拆分后合并有序子链表；也用于整合多个有序链表结果。
• 典型场景：归并排序算法里合并阶段、合并多个按时间排序好的日志链表，比如服务器把不同时段有序的操作日志链表合并 。

6. reverse（反转元素顺序）

• 核心功能：把链表中元素的顺序完全颠倒，第一个变最后一个，最后一个变第一个。
• 关键特点：
  • 指针调整实现：通过修改链表节点间的指针指向，改变元素遍历顺序，不用额外空间拷贝。
  • 逻辑简单直接：一步操作就能实现逆序，满足逆序处理数据需求。
• 典型场景：链表数据需要逆序展示（如聊天记录从最新到最早展示时反转 ）、数学运算中链表存储数字的逆序处理（像链表存 1->2->3 代表 123，反转后计算 321 ）。

以上这些要点清晰梳理了每个函数 “能干什么、有啥特点、啥时候用”，方便理解 list 这些操作在实际场景的价值 。