STL list链表的用法详解

 

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原来...

STL list链表的用法详解

本文以List容器为例子，介绍了STL的基本内容，从容器到迭代器，再到普通函数，并且例子丰富，通俗易懂。不失为STL的入门文章，新手不容错过!

 

　　0 前言

　　1 定义一个list

　　2 使用list的成员函数push_back和push_front插入一个元素到list中

　　3 list的成员函数empty()

　　4 用for循环来处理list中的元素

　　5 用STL的通用算法for_each来处理list中的元素

　　6 用STL的通用算法count_if()来统计list中的元素个数

　　7 使用count_if()的一个更加复杂的函数对象。

　　8 使用STL通用算法find()在list中查找对象

　　9 使用STL通用算法find_if()在list中搜索对象

　　10 使用STL通用算法search在list中找一个序列

　　11 使用list的成员函数sort()排序一个list。

　　12 用list的成员函数插入元素到list中

　　13 List 构造函数

　　14 使用list成员函数从list中删除元素

　　15 用list成员函数remove()从list中删除元素。

　　16 使用STL通用算法remove()从list中删除元素

　　17 使用STL通用算法stable_partition()和list成员函数splice()来划分一个list

　　18 结论

　　在field中使用STL

　　19 参考书目

 

 

0 前言

 

    这篇文章是关于C++语言的一个新的扩展——标准模板库的（Standard Template Library），也叫STL。

 

    当我第一次打算写一篇关于STL的文章的时候，我不得不认可我当时低估了这个话题的深度和广度。有不少内容要含盖，也有不少详细描述STL的书。所以我从新考虑了一下我原来的想法。我为何要写这篇文章，又为何要投稿呢？这会有什麽用呢？有再来一篇关于STL的文章的必要吗？

    当我翻开Musser and Saini的页时，我看到了编程时代在我面前消融。我能看到深夜消失了，目标软件工程出现了。我看到了可维护的代码。一年过去了，我使用STL写的软件仍然很容易维护。让人吃惊的是其余人能够没有我而维护的很好！

    然而，我也记得在一开始的时候很难弄懂那些技术术语。一次，我买了Musser&Saini，每件事都依次出现，可是在那之前我最渴望获得的东西是一些好的例子。

    当我开始的时候，做为C++一部分的Stroustrup还没出来，它覆盖了STL。

    所以我想写一篇关于一个STL程序员的真实生活的文章可能会有用。若是我手上有一些好的例子的话，特别是象这样的新题目，我会学的更快。

    另一件事是STL应该很好用。所以，理论上说，咱们应该能够立刻开始使用STL。

    什麽是STL呢？STL就是Standard Template Library，标准模板库。这多是一个历史上最使人兴奋的工具的最无聊的术语。从根本上说，STL是一些“容器”的集合，这些“容器”有list,vector,set,map等，STL也是算法和其余一些组件的集合。这里的“容器”和算法的集合指的是世界上不少聪明人不少年的杰做。

    STL的目的是标准化组件，这样你就不用从新开发它们了。你能够仅仅使用这些现成的组件。STL如今是C++的一部分，所以不用额外安装什麽。它被内建在你的编译器以内。由于STL的list是一个简单的容器，因此我打算从它开始介绍STL如何使用。若是你懂得了这个概念，其余的就都没有问题了。另外，list容器是至关简单的，咱们会看到这一点。

    这篇文章中咱们将会看到如何定义和初始化一个list，计算它的元素的数量，从一个list里查找元素，删除元素，和一些其余的操做。要做到这些，咱们将会讨论两个不一样的算法，STL通用算法都是能够操做不止一个容器的，而list的成员函数是list容器专有的操做。

    这是三类主要的STL组件的简明纲要。STL容器能够保存对象，内建对象和类对象。它们会安全的保存对象，并定义咱们可以操做的这个对象的接口。放在蛋架上的鸡蛋不会滚到桌上。它们很安全。所以，在STL容器中的对象也很安全。我知道这个比喻听起来很老土，可是它很正确。

    STL算法是标准算法，咱们能够把它们应用在那些容器中的对象上。这些算法都有很著名的执行特性。它们能够给对象排序，删除它们，给它们记数，比较，找出特殊的对象，把它们合并到另外一个容器中，以及执行其余有用的操做。

    STL iterator就象是容器中指向对象的指针。STL的算法使用iterator在容器上进行操做。Iterator设置算法的边界，容器的长度，和其余一些事情。举个例子，有些iterator仅让算法读元素，有一些让算法写元素，有一些则二者都行。 Iterator也决定在容器中处理的方向。

    你能够经过调用容器的成员函数begin()来获得一个指向一个容器起始位置的iterator。你能够调用一个容器的 end() 函数来获得过去的最后一个值（就是处理停在那的那个值）。

    这就是STL全部的东西，容器、算法、和容许算法工做在容器中的元素上的iterator。算法以合适、标准的方法操做对象，并可经过iterator获得容器精确的长度。一旦作了这些，它们就在也不会“跑出边界”。还有一些其余的对这些核心组件类型有功能性加强的组件，例如函数对象。咱们将会看到有关这些的例子，如今 ，咱们先来看一看STL的list。

 

 

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1 定义一个list

 

咱们能够象这样来定义一个STL的list：

#include <string>

#include <list>

int main (void)

{

list<string> Milkshakes;

return 0;

}

这就好了，你已经定义了一个list。简单吗？list<string> Milkshakes这句是你声明了list<string>模板类的一个实例，而后就是实例化这个类的一个对象。可是咱们别急着作这个。在这一步其实你只须要知道你定义了 一个字符串的list。你须要包含提供STL list类的头文件。我用gcc 2.7.2在个人Linux上编译这个测试程序，例如：

 

g++ test1.cpp -o test1

 

注意iostream.h这个头文件已经被STL的头文件放弃了。这就是为何这个例子中没有它的缘由。

 

如今咱们有了一个list，咱们能够看实使用它来装东西了。咱们将把一个字符串加到这个list里。有一个很是 重要的东西叫作list的值类型。值类型就是list中的对象的类型。在这个例子中,这个list的值类型就是字符串,string ， 这是由于这个list用来放字符串。

 

 

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2 使用list的成员函数push_back和push_front插入一个元素到list中

 

#include <string>

#include <list>

 

int main (void)

{

list<string> Milkshakes;

Milkshakes.push_back("Chocolate");

Milkshakes.push_back("Strawberry");

Milkshakes.push_front("Lime");

Milkshakes.push_front("Vanilla");

return 0;

}

咱们如今有个4个字符串在list中。list的成员函数push_back()把一个对象放到一个list的后面，而 push_front()把对象放到前面。我一般把一些错误信息push_back()到一个list中去，而后push_front()一个标题到list中， 这样它就会在这个错误消息之前打印它了。

 

 

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3 list的成员函数empty()

 

知道一个list是否为空很重要。若是list为空，empty()这个成员函数返回真。 我一般会这样使用它。通篇程序我都用push_back()来把错误消息放到list中去。而后，经过调用empty() 我就能够说出这个程序是否报告了错误。若是我定义了一个list来放信息，一个放警告，一个放严重错误， 我就能够经过使用empty()轻易的说出到底有那种类型的错误发生了。

我能够整理这些list，而后在打印它们以前，用标题来整理它们，或者把它们排序成类。

 

/*

|| Using a list to track and report program messages and status

*/

#include <iostream.h>

#include <string>

#include <list>

int main (void)

{

    #define OK 0

    #define INFO 1

    #define WARNING 2

    int return_code;

    list<string> InfoMessages;

    list<string> WarningMessages;

 

    // during a program these messages are loaded at various points

    InfoMessages.push_back("Info: Program started");

    // do work...

    WarningMessages.push_back("Warning: No Customer records have been found");

    // do work...

 

  return_code = OK;

 

    if  (!InfoMessages.empty()) {          // there were info messages

       InfoMessages.push_front("Informational Messages:");

       // ... print the info messages list, we'll see how later

       return_code = INFO;

    }

 

    if  (!WarningMessages.empty()) {       // there were warning messages

       WarningMessages.push_front("Warning Messages:");

       // ... print the warning messages list, we'll see how later

       return_code = WARNING;

    }

 

    // If there were no messages say so.

    if (InfoMessages.empty() && WarningMessages.empty()) {

       cout << "There were no messages " << endl;

    }

 

    return return_code;

}

 

 

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4 用for循环来处理list中的元素

 

咱们想要遍历一个list，好比打印一个中的全部对象来看看list上不一样操做的结果。要一个元素一个元素的遍历一个list， 咱们能够这样作：

 

/*

|| How to print the contents of a simple STL list. Whew!

*/

#include <iostream.h>

#include <string>

#include <list>

 

int main (void)

{

    list<string> Milkshakes;

    list<string>::iterator MilkshakeIterator;

 

    Milkshakes.push_back("Chocolate");

    Milkshakes.push_back("Strawberry");

    Milkshakes.push_front("Lime");

    Milkshakes.push_front("Vanilla");

 

    // print the milkshakes

    Milkshakes.push_front("The Milkshake Menu");

    Milkshakes.push_back("*** Thats the end ***");

    for (MilkshakeIterator=Milkshakes.begin();

           MilkshakeIterator!=Milkshakes.end();

            ++MilkshakeIterator)

    {

      // dereference the iterator to get the element

      cout << *MilkshakeIterator << endl;

    }

}

这个程序定义了一个iterator，MilkshakeIterator。咱们把它指向了这个list的第一个元素。 这能够调用Milkshakes.begin()来做到，它会返回一个指向list开头的iterator。而后咱们把它和Milkshakes.end()的 返回值来作比较，当咱们到了那儿的时候就停下来。

 

容器的end()函数会返回一个指向容器的最后一个位置的iterator。当咱们到了那里，就中止操做。 咱们不能不理容器的end()函数的返回值。咱们仅知道它意味着已经处理到了这个容器的末尾，应该中止处理了。 全部的STL容器都要这样作。

 

在上面的例子中，每一次执行for循环，咱们就重复引用iterator来获得咱们打印的字符串。

 

在STL编程中，咱们在每一个算法中都使用一个或多个iterator。咱们使用它们来存取容器中的对象。 要存取一个给定的对象，咱们把一个iterator指向它，而后间接引用这个iterator。

 

这个list容器，就象你所想的，它不支持在iterator加一个数来指向隔一个的对象。 就是说，咱们不能用Milkshakes.begin()+2来指向list中的第三个对象，由于STL的list是以双链的list来实现的， 它不支持随机存取。vector和deque(向量和双端队列)和一些其余的STL的容器能够支持随机存取。

 

上面的程序打印出了list中的内容。任何人读了它都能立刻明白它是怎麽工做的。它使用标准的iterator和标准 的list容器。没有多少程序员依赖它里面装的东西， 仅仅是标准的C++。这是一个向前的重要步骤。这个例子使用STL使咱们的软件更加标准。

 

 

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5 用STL的通用算法for_each来处理list中的元素

 

使用STL list和 iterator，咱们要初始化、比较和给iterator增量来遍历这个容器。STL通用的for_each 算法可以减轻咱们的工做。

/*

|| How to print a simple STL list MkII

*/

#include <iostream.h>

#include <string>

#include <list>

#include <algorithm>

 

PrintIt (string& StringToPrint)

{

    cout << StringToPrint << endl;

}

 

int main (void)

{

    list<string> FruitAndVegetables;

    FruitAndVegetables.push_back("carrot");

    FruitAndVegetables.push_back("pumpkin");

    FruitAndVegetables.push_back("potato");

    FruitAndVegetables.push_front("apple");

    FruitAndVegetables.push_front("pineapple");

 

    for_each  (FruitAndVegetables.begin(), FruitAndVegetables.end(), PrintIt);

}

在这个程序中咱们使用STL的通用算法for_each()来遍历一个iterator的范围，而后调用PrintIt()来处理每一个对象。 咱们不须要初始化、比较和给iterator增量。for_each()为咱们漂亮的完成了这些工做。咱们执行于对象上的 操做被很好的打包在这个函数之外了，咱们不用再作那样的循环了，咱们的代码更加清晰了。

for_each算法引用了iterator范围的概念，这是一个由起始iterator和一个末尾iterator指出的范围。 起始iterator指出操做由哪里开始，末尾iterator指明到哪结束，可是它不包括在这个范围内。用STL的通用算法count()来统计list中的元素个数。

 

 

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5.2用STL的通用算法count()来统计list中的元素个数

 

STL的通用算法count()和count_if()用来给容器中的对象记数。就象for_each()同样，count()和count_if() 算法也是在iterator范围内来作的。

 

让咱们在一个学生测验成绩的list中来数一数满分的个数。这是一个整型的List。

 

/*

|| How to count objects in an STL list

*/

#include <list>

#include <algorithm>

int main (void)

{

    list<int> Scores;

    Scores.push_back(100);

    Scores.push_back(80);

    Scores.push_back(45);

    Scores.push_back(75);

    Scores.push_back(99);

    Scores.push_back(100);

 

    int NumberOf100Scores(0);

    //count (Scores.begin(), Scores.end(), 100, NumberOf100Scores);

    NumberOf100Scores = count(Scores.begin(), Scores.end(), 100);

    cout << "There were " << NumberOf100Scores << " scores of 100" << endl;

}

 

count()算法统计等于某个值的对象的个数。上面的例子它检查list中的每一个整型对象是否是100。每次容器中的对象等于100，它就给NumberOf100Scores加1。这是程序的输出：

程序的输出：

There were 2 scores of 100

 

 

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6.用STL的通用算法count_if()来统计list中的元素个数

 

    count_if()是count()的一个更有趣的版本。他采用了STL的一个新组件，函数对象。count_if() 带一个函数对象的参数。函数对象是一个至少带有一个operator()方法的类。有些STL算法做为参数接收函数对象并调用这个函数对象的operator()方法。

    函数对象被约定为STL算法调用operator时返回true或false。它们根据这个来断定这个函数。举个例子会说的更清楚些。

    count_if()经过传递一个函数对象来做出比count()更加复杂的评估以肯定一个对象是否应该被记数。

 

    在这个例子里咱们将数一数牙刷的销售数量。咱们将提交包含四个字符的销售码和产品说明的销售记录。

 

/* || Using a function object to help count things */

#include <string>

#include <list>

#include <algorithm>

 

const string ToothbrushCode("0003");

 

class IsAToothbrush

{

public:

    bool operator() ( string& SalesRecord )

    {

        return SalesRecord.substr(0,4)==ToothbrushCode;

    }

};

 

int main (void)

{

    list<string> SalesRecords;

    SalesRecords.push_back("0001 Soap");

    SalesRecords.push_back("0002 Shampoo");

    SalesRecords.push_back("0003 Toothbrush");

    SalesRecords.push_back("0004 Toothpaste");

    SalesRecords.push_back("0003 Toothbrush");

    int NumberOfToothbrushes(0);

    count_if (SalesRecords.begin(), SalesRecords.end(), IsAToothbrush(), NumberOfToothbrushes);

    cout << "There were " << NumberOfToothbrushes << " toothbrushes sold" << endl;

}

 

这是这个程序的输出：

There were 2 toothbrushes sold

 

这个程序是这样工做的：定义一个函数对象类IsAToothbrush，这个类的对象能判断出卖出的是不是牙刷 。若是这个记录是卖出牙刷的记录的话，函数调用operator()返回一个true，不然返回false。

 

count_if()算法由第一和第二两个iterator参数指出的范围来处理容器对象。它将对每一个 IsAToothbrush()返回true的容器中的对象增长NumberOfToothbrushes的值。

 

最后的结果是NumberOfToothbrushes这个变量保存了产品代码域为"0003"的记录的个数，也就是牙刷的个数。

 

注意count_if()的第三个参数IsAToothbrush()，它是由它的构造函数临时构造的一个对象。你能够把IsAToothbrush类的一个临时对象 传递给count_if()函数。count_if()将对该容器的每一个对象调用这个函数。

 

 

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7 使用count_if()的一个更加复杂的函数对象。

 

使用count_if()的一个更加复杂的函数对象。

    咱们能够更进一步的研究一下函数对象。假设咱们须要传递更多的信息给一个函数对象。咱们不能经过调用operator来做到这点，由于必须定义为一个list的中的对象的类型。 然而咱们经过为IsAToothbrush指出一个非缺省的构造函数就能够用任何咱们所须要的信息来初始化它了。 例如，咱们可能须要每一个牙刷有一个不定的代码。咱们能够把这个信息加到下面的函数对象中：

 

/*

|| Using a more complex function object

*/

#include <iostream.h>

#include <string>

#include <list>

#include <algorithm>

 

class IsAToothbrush

{

public:

    IsAToothbrush(string& InToothbrushCode) : ToothbrushCode(InToothbrushCode) {}

    bool operator() (string& SalesRecord)

    {

        return SalesRecord.substr(0,4)==ToothbrushCode;

    }

private:

    string ToothbrushCode;

};

 

int main (void)

{

    list<string> SalesRecords;

 

    SalesRecords.push_back("0001 Soap");

    SalesRecords.push_back("0002 Shampoo");

    SalesRecords.push_back("0003 Toothbrush");

    SalesRecords.push_back("0004 Toothpaste");

    SalesRecords.push_back("0003 Toothbrush");

 

    string VariableToothbrushCode("0003");

 

    int NumberOfToothbrushes(0);

    count_if (SalesRecords.begin(), SalesRecords.end(), IsAToothbrush(VariableToothbrushCode), NumberOfToothbrushes);

    cout << "There were  "

         << NumberOfToothbrushes

         << " toothbrushes matching code "

         << VariableToothbrushCode

         << " sold"

         << endl;

}

 

程序的输出是：

There were 2 toothbrushes matching code 0003 sold

 

这个例子演示了如何向函数对象传递信息。你能够定义任意你想要的构造函数，你能够再函数对象中作任何你 想作的处理，均可以合法编译经过。

 

你能够看到函数对象真的扩展了基本记数算法。

 

到如今为止，咱们都学习了：

 

定义一个list

向list中加入元素

如何知道list是否为空

如何使用for循环来遍历一个list

如何使用STL的通用算法for_each来遍历list

list成员函数begin() 和 end() 以及它们的意义

iterator范围的概念和一个范围的最后一个位置实际上并不被处理这一事实

如何使用STL通用算法count()和count_if()来对一个list中的对象记数

如何定义一个函数对象

我选用这些例子来演示list的通常操做。若是你懂了这些基本原理，你就能够毫无疑问的使用STL了 建议你做一些练习。咱们如今用一些更加复杂的操做来扩展咱们的知识，包括list成员函数和STL通用算法。

 

输出是：

Pineapple

 

若是没有找到指出的对象，就会返回Fruit.end()的值，要是找到了就返回一个指着找到的对象的iterator

 

 

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8.使用STL通用算法find()在list中查找对象

 

咱们如何在list中查找东西呢？

STL的通用算法find()和find_if()能够作这些。

就象for_each(), count(), count_if() 同样，这些算法也使用iterator范围，这个范围指出一个list或任意其余容器中的一部分来处理。一般首iterator指着开始的位置，次iterator指着中止处理的地方。由次iterator指出的元素不被处理。

这是find()如何工做：

/*

|| How to find things in an STL list

*/

#include <string>

#include <list>

#include <algorithm>

 

int main (void)

{

    list<string> Fruit;

    list<string>::iterator FruitIterator;

 

    Fruit.push_back("Apple");

    Fruit.push_back("Pineapple");

    Fruit.push_back("Star Apple");

 

    FruitIterator = find (Fruit.begin(), Fruit.end(), "Pineapple");

 

    if (FruitIterator == Fruit.end())

    {

        cout << "Fruit not found in list" << endl;

    }

    else

    {

        cout << *FruitIterator << endl;

    }

}

 

输出是：

Pineapple

若是没有找到指出的对象，就会返回Fruit.end()的值，要是找到了就返回一个指着找到的对象i

 

 

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9.使用STL通用算法find_if()在list中搜索对象