C++--list简单实现
1.什么是list
list是C++STL容器中的一部分，list是带头双向链表，list的作用是它可以存储数据，头删尾删的时间复杂度为O(1),但不支持随机访问。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。
2.list的使用
list的接口众多，以下是list的一些简单接口：
| 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 |
list最重要的是迭代器的使用，由于list是链表组成的，所以list在空间中是不连续的，只能用指针去访问，不能使用[]来使用。
| 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 |
3.list模拟实现
ps:要模拟实现list，必须要熟悉list的底层结构以及其接口的含义
#pragma once
#include
#include
//using namespace std;
namespace sss
{
template
//链表节点
struct List_node
{
List_node* prev;
List_node* next;
T value;
List_node(const T& val=T())
:prev(nullptr)
,next(nullptr)
,value(val)
{}
};
//迭代器
template
struct iterator_iterator
{
typedef List_node Node;
typedef iterator_iterator Self;
//构造函数
iterator_iterator(Node* node=nullptr)
:_node(node)
{
;
}
//重载*
Ref operator*()
{
return _node->val;
}
//重载->
Ptr operator->()
{
return &_node->val;
}
Self& operator++()
{
return _node->next;
}
//重载++
Self operator++(int)
{
Node* tmp(*this);
_node = _node->next;
return tmp;
}
//重载--
Self& operator--()
{
return _node->prev;
}
Self& operator--(int)
{
Node* tmp(*this);
_node = _node->prev;
return tmp;;
}
bool operator!=(const Self& l)
{
return _node != l._node;
}
bool operator==(const Self& l)
{
return _node == l._node;
}
private:
Node* _node;
};
template
class List
{
typedef List_node* PNode;
public:
typedef iterator_iterator iterator;
typedef iterator_iterator const_iterator;
//返回头结点
iterator begin()
{
return _Head->next;
}
const_iterator begin() const
{
return _Head->next;
}
//返回尾节点
iterator end()
{
return _Head;
}
const_iterator end() const
{
return _Head;
}
//初始化为空
void empty_init()
{
_Head= new List_node();
_Head->prev = _Head;
_Head->next = _Head;
_size = 0;
}
//构造函数
List()
{
empty_init();
}
//拷贝构造函数
List(const List_node& it)
{
List(_Head);
swap(it);
}
//赋值重载函数
const List_node& operator=(const List_node& it)
{
swap(it);
return *this;;
}
//析构函数
~List()
{
clear();
delete _Head;
_Head = nullptr;
_size = 0;
}
size_t size()const
{
return _size;
}
//判空
bool empty() const
{
return _size == 0;
}
T& front()
{
return _Head->next->value;
}
const T& front() const
{
return _Head->next->value;;
}
T& back()
{
return _Head->prev->value;
}
const T& back() const
{
return _Head->prev->value;
}
//尾插
void push_back(const T& val) { insert(begin(), val); }
//尾删
void pop_back() { erase(--end()); }
//头插
void push_front(const T& val) { insert(begin(), val); }
//头删
void pop_front() { erase(begin()); }
// 在pos位置前插入值为val的节点
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
PNode cur = pos._node;
PNode newnode = new List_node(val);
PNode _prev = cur->prev;
//前
_prev->next = newnode;
newnode->next = cur;
//后
newnode->prev = _prev;
cur->prev = newnode;
//大小
_size++;
return newnode;
}
// 删除pos位置的节点，返回该节点的下一个位置
iterator erase(iterator pos)
{
PNode cur = pos._node;
PNode _next = cur->next;
//换位置
cur->next = _next;
_next->prev = cur->prev;
//删除
delete[] cur;
//大小
_size--;
return _next;
}
void clear()
{
assert(_size != 0);
iterator it = begin();
while (it!=end())
{
it=erase(it);
++it;
}
}
void swap(List& l)
{
std::swap(_Head, l._Head);
std::swap(_size, l._size);
}
private:
PNode _Head;
size_t _size;
};
} 4.list和vector的对比
vector:为动态顺序表，支持随机访问，空间利用率高，为原生指针，底层直接使用指针进行指针的加加，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。多应用于高校存储，不关心删除效率的场景。
list: 为链式存储，不支持随机访问，空间利用率不高，为原生指针的封装，在插入元素使，迭代器不会失效，但在删除元素是，迭代器需要重新赋值，否则会失效，多应用于大量插入和删除操作，不关心随机访问。