一、List的介绍

list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代。
list的底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。
list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。
与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。
与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素)

二、List的使用

1.List的构造

构造函数（ (constructor)）	接口说明
list()	构造空的list
list (size_type n, const value_type& val = value_type())	构造的list中包含n个值为val的元素
list (const list& x)	拷贝构造函数
list (InputIterator first, InputIterator last)	用[first, last)区间中的元素构造list

2.List迭代器的使用

函数声明	接口说明
begin+end	返回第一个元素的迭代器+返回最后一个元素下一个位置的迭代器
rbegin+rend	返回第一个元素的reverse_iterator,即end位置，返回最后一个元素下一个位置的

常见容器的迭代器

单向：++
双向：++/–
随机：++/–/+=/-=

迭代器失效问题

前面说过，此处大家可将迭代器暂时理解成类似于指针，迭代器失效即迭代器所指向的节点的无效，即该节点被删除了。因为list的底层结构为带头结点的双向循环链表，因此在list中进行插入时是不会导致list的迭代器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效的只是指向被删除节点的迭代器，其他迭代器不会受到影响。

void TestListIterator1()
{
 int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
 list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
 auto it = l.begin();
 while (it != l.end())
 {
 // erase()函数执行后，it所指向的节点已被删除，因此it无效，在下一次使用it时，必须先给
其赋值
 l.erase(it); 
 ++it;
 }
}
// 改正
void TestListIterator()
{
 int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
 list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
 auto it = l.begin();
 while (it != l.end())
 {
 l.erase(it++); // it = l.erase(it);
 }
}

三、List的常见接口

List的插入和删除

头插和尾插

头插：void push_front (const value_type& val);


int main ()
{
  std::list<int> mylist (2,100);         // two ints with a value of 100
  mylist.push_front (200);
  mylist.push_front (300);

  std::cout << "mylist contains:";
  for (std::list<int>::iterator it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;

  std::cout << '\n';
  return 0;
}

尾插：void push_back (const value_type& val);

int main ()
{
  std::list<int> mylist;
  int myint;

  std::cout << "Please enter some integers (enter 0 to end):\n";

  do {
    std::cin >> myint;
    mylist.push_back (myint);
  } while (myint);

  std::cout << "mylist stores " << mylist.size() << " numbers.\n";

  return 0;
}

头删：void pop_front();

int main ()
{
  std::list<int> mylist;
  mylist.push_back (100);
  mylist.push_back (200);
  mylist.push_back (300);

  std::cout << "Popping out the elements in mylist:";
  while (!mylist.empty())
  {
    std::cout << ' ' << mylist.front();
    mylist.pop_front();
  }

  std::cout << "\nFinal size of mylist is " << mylist.size() << '\n';

  return 0;
}

尾删：void pop_back();

int main ()
{
  std::list<int> mylist;
  int sum (0);
  mylist.push_back (100);
  mylist.push_back (200);
  mylist.push_back (300);

  while (!mylist.empty())
  {
    sum+=mylist.back();
    mylist.pop_back();
  }

  std::cout << "The elements of mylist summed " << sum << '\n';

  return 0;
}

insert
从中间插入：
这里有三种插入方式：
1.在指定的位置插入一个数
2.在指定的位置插入N个值为val的数
3.在指定位置插入一段迭代器区间

#include <iostream>
#include <list>
#include <vector>

int main ()
{
  std::list<int> mylist;
  std::list<int>::iterator it;

  // set some initial values:
  for (int i=1; i<=5; ++i) mylist.push_back(i); // 1 2 3 4 5

  it = mylist.begin();
  ++it;       // it points now to number 2           ^

  mylist.insert (it,10);                        // 1 10 2 3 4 5

  // "it" still points to number 2                      ^
  mylist.insert (it,2,20);                      // 1 10 20 20 2 3 4 5

  --it;       // it points now to the second 20            ^

  std::vector<int> myvector (2,30);
  mylist.insert (it,myvector.begin(),myvector.end());
                                                // 1 10 20 30 30 20 2 3 4 5
                                                //               ^
  std::cout << "mylist contains:";
  for (it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

erase
任意位置的删除
1.删除指定位置的元素
2.删除指定迭代器区间的所有元素

#include <iostream>
#include <list>

int main ()
{
  std::list<int> mylist;
  std::list<int>::iterator it1,it2;

  // set some values:
  for (int i=1; i<10; ++i) mylist.push_back(i*10);

                              // 10 20 30 40 50 60 70 80 90
  it1 = it2 = mylist.begin(); // ^^
  advance (it2,6);            // ^                 ^
  ++it1;                      //    ^              ^

  it1 = mylist.erase (it1);   // 10 30 40 50 60 70 80 90
                              //    ^           ^

  it2 = mylist.erase (it2);   // 10 30 40 50 60 80 90
                              //    ^           ^

  ++it1;                      //       ^        ^
  --it2;                      //       ^     ^

  mylist.erase (it1,it2);     // 10 30 60 80 90
                              //        ^

  std::cout << "mylist contains:";
  for (it1=mylist.begin(); it1!=mylist.end(); ++it1)
    std::cout << ' ' << *it1;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

swap

交换两个容器内的元素

#include <iostream>
#include <list>

int main ()
{
  std::list<int> first (3,100);   // three ints with a value of 100
  std::list<int> second (5,200);  // five ints with a value of 200

  first.swap(second);

  std::cout << "first contains:";
  for (std::list<int>::iterator it=first.begin(); it!=first.end(); it++)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  std::cout << "second contains:";
  for (std::list<int>::iterator it=second.begin(); it!=second.end(); it++)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

sort

sort可以将容器中的数据排序，默认排升序

int main ()
{
  std::list<std::string> mylist;
  std::list<std::string>::iterator it;
  mylist.push_back ("one");
  mylist.push_back ("two");
  mylist.push_back ("Three");

  mylist.sort();

  std::cout << "mylist contains:";
  for (it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  mylist.sort(compare_nocase);

  std::cout << "mylist contains:";
  for (it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

splice

1.将整个容器拼接到另一个容器指定迭代器的位置
2.将容器当中的某一个数据拼接到另一个容器的指定迭代器位置。
3.将容器指定迭代器区间的数据拼接到另一个容器的指定迭代器位置。

int main ()
{
  std::list<int> mylist1, mylist2;
  std::list<int>::iterator it;

  // set some initial values:
  for (int i=1; i<=4; ++i)
     mylist1.push_back(i);      // mylist1: 1 2 3 4

  for (int i=1; i<=3; ++i)
     mylist2.push_back(i*10);   // mylist2: 10 20 30

  it = mylist1.begin();
  ++it;                         // points to 2

  mylist1.splice (it, mylist2); // mylist1: 1 10 20 30 2 3 4
                                // mylist2 (empty)
                                // "it" still points to 2 (the 5th element)
                                          
  mylist2.splice (mylist2.begin(),mylist1, it);
                                // mylist1: 1 10 20 30 3 4
                                // mylist2: 2
                                // "it" is now invalid.
  it = mylist1.begin();
  std::advance(it,3);           // "it" points now to 30

  mylist1.splice ( mylist1.begin(), mylist1, it, mylist1.end());
                                // mylist1: 30 3 4 1 10 20

  std::cout << "mylist1 contains:";
  for (it=mylist1.begin(); it!=mylist1.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  std::cout << "mylist2 contains:";
  for (it=mylist2.begin(); it!=mylist2.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

remove

删除容器中特定的元素

int main ()
{
  int myints[]= {17,89,7,14};
  std::list<int> mylist (myints,myints+4);

  mylist.remove(89);

  std::cout << "mylist contains:";
  for (std::list<int>::iterator it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

unique

删除容器当中连续的重复元素

int main ()
{
  double mydoubles[]={ 12.15,  2.72, 73.0,  12.77,  3.14,
                       12.77, 73.35, 72.25, 15.3,  72.25 };
  std::list<double> mylist (mydoubles,mydoubles+10);
  
  mylist.sort();             //  2.72,  3.14, 12.15, 12.77, 12.77,
                             // 15.3,  72.25, 72.25, 73.0,  73.35

  mylist.unique();           //  2.72,  3.14, 12.15, 12.77
                             // 15.3,  72.25, 73.0,  73.35

  mylist.unique (same_integral_part);  //  2.72,  3.14, 12.15
                                       // 15.3,  72.25, 73.0

  mylist.unique (is_near());           //  2.72, 12.15, 72.25

  std::cout << "mylist contains:";
  for (std::list<double>::iterator it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

merge

将一个有序的容器合并到另一个有序的容器中。

int main ()
{
  std::list<double> first, second;

  first.push_back (3.1);
  first.push_back (2.2);
  first.push_back (2.9);

  second.push_back (3.7);
  second.push_back (7.1);
  second.push_back (1.4);

  first.sort();
  second.sort();

  first.merge(second);

  // (second is now empty)

  second.push_back (2.1);

  first.merge(second,mycomparison);

  std::cout << "first contains:";
  for (std::list<double>::iterator it=first.begin(); it!=first.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

reverse

将容器中的函数进行逆置

int main ()
{
  std::list<int> mylist;

  for (int i=1; i<10; ++i) mylist.push_back(i);

  mylist.reverse();

  std::cout << "mylist contains:";
  for (std::list<int>::iterator it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;

  std::cout << '\n';

  return 0;
}