【C++初阶】list的模拟实现
文章目录
- list的介绍
- list的模拟实现
-
- 成员变量
- Member functions
-
- constructor
- destructor
- operator=
- Iterators
-
- 正向迭代器
- 反向迭代器
- begin
- end
- rbegin
- rend
- Modifiers
-
- push_front
- pop_front
- push_back
- pop_back
- insert
- erase
- clear
- 完整版代码
-
- list.h
- reverse_iterator.h
- test.cpp
list的介绍
list是STL库里面的一个重要容器，它分为一下几个部分
Member functions
Iterators
Capacity
Element access
Modifiers
Operations
Observers
Non-member function overloads
list的模拟实现
我们重点实现list的下面几个部分，其余部分有的还没学到，有的比较简单也不是特别常用大家可以自己去完善。
我们实现的链表结构为带头双向循环链表
_head为哨兵位头节点，是不存储数据的
成员变量
_head为哨兵位头节点
节点指针
节点
_prev记录前一个节点的位置
_next记录下一个节点的位置
Member functions
constructor
_head为哨兵位头节点
_head为哨兵位头节点
_head为哨兵位头节点
_head为哨兵位头节点
_head为哨兵位头节点
destructor
_head为哨兵位头节点
operator=
_head为哨兵位头节点
Iterators
链表的正向迭代器和反向迭代器和之前学的string、vector不同，因为它们的物理空间连续可以++、–随机访问它们的各个位置所以它们的迭代器为原生指针，而list的物理空间不连续，不能++、–的随机访问任意位置，所以我们要对list的迭代器进行封装。
正向迭代器
反向迭代器
begin
_head为哨兵位头节点
_head为哨兵位头节点
const迭代器和普通迭代器的区别在于只可读，不可写
end
_head为哨兵位头节点
_head为哨兵位头节点
const迭代器和普通迭代器的区别在于只可读，不可写
rbegin
const迭代器和普通迭代器的区别在于只可读，不可写
rend
const迭代器和普通迭代器的区别在于只可读，不可写
Modifiers
push_front
复用insert，因为begin（）是第一个数据的位置，头插就是要在第一个数据位置的前面插入数据。
pop_front
复用erase，因为begin（）是第一个数据的位置，头删是要删除第一个数据的位置。
push_back
复用insert，因为end（）是头节点的位置，尾插就是要在头节点前插入数据。（注释部分为不复用的实现方法）
pop_back
复用erase，因为end（）是头节点的位置，尾删是要删除头节点的前一个位置，所以要–
insert
erase
clear
完整版代码
list.h
#pragma once
#include"reverse_iterator.h"
namespace lzf
{
template<class T>
struct ListNode
{
public:
T _data;
ListNode<T>* _prev;
ListNode<T>* _next;
ListNode(const T& val = T())
:_data(val)
, _prev(nullptr)
,_next(nullptr)
{}
};
template<class T,class Ref,class Ptr>
struct list_iterator
{
typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
typedef ListNode<T> Node;
Node* _node;
list_iterator(Node* x)
:_node(x)
{}
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
Ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
self operator++(int)
{
self temp(_node);
_node = _node->_next;
return temp;
}
self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
self operator--(int)
{
self temp(_node);
_node = _node->_prev;
return temp;
}
/*bool operator!=(self& it)
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(self& it)
{
return _node == it._node;
}*/
/*bool operator!=(self it)
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(self it)
{
return _node == it._node;
}*/
bool operator!=(const self& it)const
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const self& it)const
{
return _node == it._node;
}
};
template<class T>
class list
{
typedef ListNode<T> Node;
public:
typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
typedef reverse_iterator<iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;
typedef reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;
reverse_iterator rbegin()
{
return reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend()
{
return reverse_iterator(begin());
}
const_reverse_iterator rbegin()const
{
return const_reverse_iterator(end());
}
const_reverse_iterator rend()const
{
return const_reverse_iterator(begin());
}
iterator begin()
{
return iterator(_head->_next);
}
iterator end()
{
return iterator(_head);
}
const_iterator begin()const
{
return const_iterator(_head->_next);
}
const_iterator end()const
{
return const_iterator(_head);
}
list()
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
}
list(int n,const T& val = T())
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
list(size_t n, const T& val = T())
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
template<class Inputiterator>
list(Inputiterator first, Inputiterator last)
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
list(const list<T>& lt)
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
/*const_iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
push_back(*it);
++it;
}*/
list<T> temp(lt.begin(), lt.end());
std::swap(_head, temp._head);
}
list<T>& operator=(list<T> lt)
{
/*_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;*/
std::swap(_head, lt._head);
return *this;
}
void push_back(const T& x)
{
/*Node* newnode = new Node(x);
Node* tail = _head->_prev;
tail->_next = newnode;
newnode->_prev = tail;
newnode->_next = _head;
_head->_prev = newnode;*/
insert(end(), x);
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(),x);
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
Node* newnode = new Node(x);
Node* prev = pos._node->_prev;
//Node* next = pos._node->_next;
prev->_next = newnode;
newnode->_prev = prev;
pos._node->_prev = newnode;
newnode->_next = pos._node;
return iterator(newnode);
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* prev = pos._node->_prev;
Node* next = pos._node->_next;
delete pos._node;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
return iterator(next);
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
private:
Node* _head;
};
void test_list1()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
//list
}
void test_list2()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
//list lt2(5,1);
//list lt2(lt.begin(), lt.end());
//list lt2(lt);
list<int> lt2;
lt2.push_back(7);
lt2.push_back(8);
lt2.push_back(9);
lt2.push_back(10);
//lt.operator=(lt2);
//list::iterator it = lt.begin();
/*while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}*/
//list
}
void test_list3()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.insert(lt.begin(), 1);
lt.insert(lt.begin(), 2);
lt.insert(lt.begin(), 3);
lt.insert(lt.begin(), 4);
lt.insert(lt.end(), 4);
lt.insert(lt.end(), 3);
lt.insert(lt.end(), 2);
lt.insert(lt.end(), 1);
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
lt.erase(lt.begin());
lt.erase(lt.begin());
lt.erase(lt.begin());
lt.erase(lt.begin());
lt.erase(--lt.end());
lt.erase(--lt.end());
lt.erase(--lt.end());
lt.erase(--lt.end());
it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
}
void test_list4()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.clear();
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
}
void test_list5()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
list<int>::reverse_iterator it = lt.rbegin();
while (it != lt.rend())
{
cout << *it << " ";
//++it;
it++;
}
}
void test_list6()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
list<int> lt1;
list<int> lt2;
lt2 = lt1 = lt;
list<int>::reverse_iterator it = lt2.rbegin();
while (it != lt2.rend())
{
cout << *it << " ";
//++it;
it++;
}
}
}
reverse_iterator.h
#pragma once
namespace lzf
{
template<class iterator, class Ref, class Ptr>
class reverse_iterator
{
public:
typedef reverse_iterator<iterator, Ref, Ptr> self;
reverse_iterator(iterator it)
:_it(it)
{}
Ref operator*()
{
iterator temp(_it);
return *--temp;
}
Ptr operator->()
{
iterator temp(_it);
return &(*--temp);
}
self& operator++()
{
--_it;
return *this;
}
self& operator--()
{
++_it;
return *this;
}
self operator++(int)
{
self temp(_it);
--_it;
return temp;
}
self operator--(int)
{
self temp(_it);
++_it;
return temp;
}
bool operator!=(const self& it)const
{
return _it != it._it;
}
bool operator==(const self& it)const
{
return _it == it._it;
}
private:
iterator _it;
};
}
test.cpp
#include