list

1. list的定义和结构

1）list的定义

• 模板定义: template <class T, class Allocator = std::allocator> class list;
• 使用频率: 在算法题中极少使用，通常用数组模拟链表或手写链表替代
• 底层结构: 双向链表，以节点(node)形式存储元素，通过指针链接形成链表结构
• 内存特性: 节点在内存中不连续存储，每个节点包含元素值和前后指针
• std::list mylist; mylist.push_back(1); mylist.push_front(1);

2）list的特点

• 双向性: 每个节点包含指向前后节点的指针，支持

  O(1)

  时间复杂度的任意位置插入/删除

• 动态大小: 可动态扩展/收缩，无需预先指定容器大小

• 访问特性:

  • 优点：插入删除效率高（

    O(1)

    ）

  • 缺点：随机访问效率低（O(n)），必须通过遍历访问

• 与vector对比:

  • vector适合频繁随机访问
  • list适合频繁插入删除
  • vector内存连续，list内存不连续

3）应用案例

2. list的常用函数

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1）front

• 功能: 返回首元素引用
• 特性: 可直接修改元素值myList.front() = x;
• 对比back: back()返回尾元素引用

2）begin与end

• 迭代器操作: 仅支持++/--逐步移动，不支持随机访问 ++ ++ begin()
• 特殊注意:
  • begin()返回首元素迭代器
  • end()返回末尾的下一个位置
  • 与vector迭代器语法相似但底层实现不同

3）insert

• 插入位置: 在指定迭代器位置前插入

• 示例: insert(++myList.begin(), 0)在第二个位置插入0

• 时间复杂度:

  O(1)

4）erase

• 删除方式:
  • 单元素删除：erase(pos)
  • 区间删除：erase(first, last)（左闭右开）
• 注意事项: 需确保迭代器有效性，避免操作空链表

3. 代码示例

• 初始化: 创建包含1-5的list
• 反转操作: reverse(myList.begin(), myList.end())变为5→4→3→2→1
• 插入操作: 在第二个位置插入0后为5→0→4→3→2→1
• 删除操作: erase(++++myList.begin(), --myList.end())删除第3到倒数第2个元素，最终为5→0→1
• 重要提醒:
  • size()返回unsigned int类型，做减法时需类型转换 (int)size-1
  • 所有操作需保证链表非空
  • 迭代器失效规则与vector不同