🌟个人主页:落叶
🌟当前专栏:C++专栏
目录
list的介绍及使用
list的介绍
list的使用
list的构造
构造的list中包含n个值为val的 元素
构造空的list
拷贝构造函数
用[first, last)区间中的元素构造 list
list iterator的使用
【begin+end】
【rbegin+ rend】反向迭代器
list capacity
【empty】检测list是否为空
【size 】返回list中有效节点的个数
list element access
【front】返回list的第一个节点中值的引用
【back 】返回list的最后一个节点中值的引用
list modifiers
【push_front】在list首元素前插入值为val的元素
【pop_front】删除list中第一个元素
【push_back】在list尾部插入值为val的元素
【pop_back】删除list中最后一个元素、
【insert】在list position 位置中插入值为val的元素
【erase】删除list position位置的元素
【swap】交换两个list中的元素
【clear】清空list中的有效元素
list的迭代器失效
list的模拟实现
模拟实现list
list.h
list的反向迭代器
list与vector的对比
迭代器（单向迭代器-双向迭代器-随机访问迭代器）
单向迭代器
双向迭代器
随机访问迭代器
list底层就是一个双向循环链表。
forward_list底层是单链表，用法都差不多一样。
list中的接口比较多，此处类似，只需要掌握如何正确的使用，然后再去深入研究背后的原理，已 达到可扩展的能力。以下为list中一些常见的重要接口。
| 构造函数（ (constructor)） | 接口说明 |
| 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() | 构造空的list |
| 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 |
构造了10个1的元素
空构造，也会构造一个哨兵位节点，方便后面插入数值。
不管是空构造还是构造有元素的，都会构造一个哨兵位节点。
list<int> li;
下面我们可以看到，li拷贝构造给li2
也就是用迭代器区间构造list
begin从li的第一个位置的元素开始，到end最后一个位置的元素，构造给li2
| 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reverse_iterator,即begin位置 |
begin是在1这个位置，end是在哨兵位。
【注意】 1. begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动 2. rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向前移动。
下面从begin位置开始打印，end位置结束。
begin就是指向最后一个位置的元素。
end就是指向第一个位置的元素。
| 函数声明 | 接口说明 |
| empty | 检测list是否为空，是返回true，否则返回false |
| size | 返回list中有效节点的个数 |
是空返回true，不是空就返回false.
下面我们可以看到，不是空返回false,就是0，是空返回true就是1.
下面我们可以看到，有效个数是7，就是有7个元素。
| 函数声明 | 接口说明 |
| front | 返回list的第一个节点中值的引用 |
| back | 返回list的最后一个节点中值的引用 |
下面我们可以看到，返回了第一个位置的元素。
下面我们可以看到，返回了最后的那个位置的元素。
| 函数声明 | 接口说明 |
| push_front | 在list首元素前插入值为val的元素 |
| pop_front | 删除list中第一个元素 |
| push_back | 在list尾部插入值为val的元素 |
| pop_back | 删除list中最后一个元素 |
| insert | 在list position 位置中插入值为val的元素 |
| erase | 删除list position位置的元素 |
| swap | 交换两个list中的元素 |
| clear | 清空list中的有效元素 |
我们可以看到，在首元素插入了99
下面删除了首元素
下面在尾部插入99。
删除尾部的数据，可以看到把7删除了
下面，用find查询3的位置，然后在3位置前插入99
用find查询3 的位置，然后进行删除操作
下面li和li2交换了
我们可以看到清空了
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);
}
}
#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace bit
{
//双向链表的数据
template<class T>
struct list_node
{
T data;
list_node<T>* _prev;
list_node<T>* _next;
list_node(const T& x = T())
:data(x)
,_prev(nullptr)
,_next(nullptr)
{}
};
//迭代器
template<class T, class Ref,class Pef>
struct list_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef list_iterator<T,Ref,Pef> self;
Node* _node;
list_iterator(Node* x)
:_node(x)
{}
bool operator!=(const self& x)
{
return _node != x._node;
}
Pef operator*()
{
return _node->data;
}
Ref operator->()
{
return &_node->data;
}
self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
self& operator++(int)
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
self& operator--(int)
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
};
迭代器
//template<class T>
//struct list_const_iterator
//{
// typedef list_node<T> Node;
// typedef list_const_iterator<T> self;
// Node* _node;
// list_const_iterator(Node* x)
// :_node(x)
// {}
// bool operator!=(const self& x)
// {
// return _node != x._node;
// }
// const T& operator*()
// {
// return _node->data;
// }
// const T* operator->()
// {
// return &_node->data;
// }
// self& operator++()
// {
// _node = _node->_next;
// return *this;
// }
// self& operator--()
// {
// _node = _node->_prev;
// return *this;
// }
// self& operator++(int)
// {
// _node = _node->_next;
// return *this;
// }
// self& operator--(int)
// {
// _node = _node->_prev;
// return *this;
// }
//};
//list类模版
template<class T>
class list
{
typedef list_node<T> Node;
public:
//typedef list_iterator<T> iterator;
//typedef list_const_iterator<T> const_iterator;
typedef list_iterator<T,T,T> iterator;
typedef list_iterator<T,const T*,const T&> const_iterator;
//哨兵位
void add()
{
_head = new Node();
_head->_prev = _head;
_head->_next = _head;
}
iterator begin()
{
return _head->_next;
}
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin()const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end()const
{
return _head;
}
list()
{
add();
}
//bit::list<int> v(10,1);
list(size_t n,const T& val = T())
{
add();
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
void clear()
{
auto i = begin();
while (i != end())
{
i = erase(i);
}
}
list<T>& operator=(list<T> v1)
{
swap(v1);
return *this;
}
void swap(list<T>& v1)
{
std::swap(_head, v1._head);
}
//头插
void push_front(const T& val)
{
insert(begin(),val);
}
//尾插
void push_back(const T& x)
{
/*Node* tmp = new Node(x);
Node* kali = _head->_prev;
kali->_next = tmp;
_head->_prev = tmp;
tmp->_prev = kali;
tmp->_next = _head;*/
insert(end(), x);
}
//头删
void pop_front()
{
erase(begin());
}
//尾删
void pop_back()
{
Node* pop = _head->_prev;
erase(pop);
}
//指定位置插入
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* fun = new Node(val);
Node* next = pos._node;
Node* prev = next->_prev;
prev->_next = fun;
fun->_prev = prev;
next->_prev = fun;
fun->_next = next;
return iterator(fun);
}
//指定位置删除数据
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* fun = pos._node;
Node* next = fun->_next;
Node* prev = fun->_prev;
next->_prev = prev;
prev->_next = next;
delete fun;
return iterator(next);
}
private:
Node* _head;
};
}
test.cpp
int main()
{
bit::list<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
for (auto i : v1)
{
cout << i << " ";
}
cout << endl;
bit::list<int> v2;
v2 = v1;
for (auto i : v1)
{
cout << i << " ";
}
cout << endl;
}
通过前面例子知道，反向迭代器的++就是正向迭代器的--，反向迭代器的--就是正向迭代器的++， 因此反向迭代器的实现可以借助正向迭代器，即：反向迭代器内部可以包含一个正向迭代器，对 正向迭代器的接口进行包装即可。
template<class Iterator>
class ReverseListIterator
{
// 注意：此处typename的作用是明确告诉编译器，Ref是Iterator类中的类型，而不是静态成员变量
// 否则编译器编译时就不知道Ref是Iterator中的类型还是静态成员变量
// 因为静态成员变量也是按照 类名::静态成员变量名 的方式访问的
public:
typedef typename Iterator::Ref Ref;
typedef typename Iterator::Ptr Ptr;
typedef ReverseListIterator<Iterator> Self;
public:
//
// 构造
ReverseListIterator(Iterator it) : _it(it) {}
//
// 具有指针类似行为
Ref operator*() {
Iterator temp(_it);
--temp;
return *temp;
}
Ptr operator->() { return &(operator*()); }
//
// 迭代器支持移动
Self& operator++() {
--_it;
return *this;
}
Self operator++(int) {
Self temp(*this);
--_it;
return temp;
}
Self& operator--() {
++_it;
return *this;
}
Self operator--(int)
{
Self temp(*this);
++_it;
return temp;
}
//
// 迭代器支持比较
bool operator!=(const Self& l)const { return _it != l._it; }
bool operator==(const Self& l)const { return _it != l._it; }
Iterator _it;
};
vector与list都是STL中非常重要的序列式容器，由于两个容器的底层结构不同，导致其特性以及 应用场景不同，其主要不同如下：
| vector | list | |
底 层 结 构 | 动态顺序表，一段连续空间 | 带头结点的双向循环链表 |
随 机 访 问 | 支持随机访问，访问某个元素效率O(1) | 不支持随机访问，访问某个元 素效率O(N) |
插 入 和 删 除 | 任意位置插入和删除效率低，需要搬移元素，时间 复杂度为O(N)，插入时有可能需要增容，增容： 开辟新空间，拷贝元素，释放旧空间，导致效率更 低 | 任意位置插入和删除效率高， 不需要搬移元素，时间复杂度 为O(1) |
空 间 利 用 率 | 底层为连续空间，不容易造成内存碎片，空间利用 率高，缓存利用率高 | 底层节点动态开辟，小节点容 易造成内存碎片，空间利用率 低，缓存利用率低 |
迭 代 器 | 原生态指针 | 对原生态指针(节点指针)进行 封装 |
迭 代 器 失 效 | 在插入元素时，要给所有的迭代器重新赋值，因为 插入元素有可能会导致重新扩容，致使原来迭代器 失效，删除时，当前迭代器需要重新赋值否则会失 效 | 插入元素不会导致迭代器失 效，删除元素时，只会导致当 前迭代器失效，其他迭代器不 受影响 |
使 用 场 景 | 需要高效存储，支持随机访问，不关心插入删除效 率 | 大量插入和删除操作，不关心 随机访问 |
特点：
++ 操作符向前移动。适用场景：
std::forward_list）等数据结构。单向迭代器就是，只能往前遍历。
下面，i只能++往前走，不能i--往后走。
特点：
++ 和 -- 操作符。适用场景：
std::list）、树结构等数据结构。下面我们可以看到，可以i++往前遍历，也可以i--往后遍历。
特点：
+, -, +=, -= 等。适用场景：
std::vector）、字符串（std::string）等支持随机访问的数据结构。随机访问就是，就是可以随机访问某个字符。
下面，v1.begin()+3访问到34。
提示：请勿发布广告垃圾评论，否则封号处理！！