C++手动实现list
文章目录
- list中的成员函数总结
- list中的成员变量
- list的迭代器iterator
- 重要代码图解
-
- 头插 -- push_front
- 头删 -- pop_front
- 尾插 -- push_back
- 尾删 -- pop_back
- 代码总结
在该部分我们将会实现C++中的list，如果对list相关知识不太了解，可以看一下之前总结过list的相关知识：C++容器：list
list中的成员函数总结
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
list() |
构造函数 |
~list() |
析构函数 |
list(const list& li) |
拷贝构造函数 |
list& operator=(const list& li) |
赋值运算符重载函数 |
void push_back(value_type val) |
向list对象尾部增添元素 |
void pop_back() |
删除list对象最后一个元素 |
void push_front(const_reference val) |
向list对象头部增添元素 |
void pop_front() |
删除list对象第一个元素 |
data_type front()const |
取出list对象中的第一个元素 |
data_type back()const |
取出list对象中的最后一个元素 |
iterator begin() |
获取list实例化对象的元素首地址 |
iterator end() |
获取list实例化对象的最后一个元素的下一个地址 |
size_t size()const |
获取list实例化对象的元素个数 |
bool empty() const |
判断list实例化对象是否为空 |
void clear() |
清空list中的元素 |
list中的成员变量
首先为了实现list可以实例化任意数据类型的对象，我们需要对它进行模板化，在类的定义之前增加如下语句：
template<typename T>
如我们想要实例化一个int型list的时候，使用list，此时模板中的T就是指int型数据类型，那么T*就是指int*数据类型。
我们可以在类中给这些和T相关的类型使用typedef起别名，代码如下：
public:
typedef T data_type;
typedef size_t size_type;
typedef T& refernce;
typedef T* pointer;
typedef const T& const_reference;
typedef const T* const_pointer;
list本质上其实就是我们链表，以下就是我们实现list所用到的成员变量：
- node: 节点，一个结构体，用于存放数据
- _head: 头指针，指向list中的第一个节点
- _tail : 尾指针，指向list中的最后一个节点
- _size: list对象中的含有数据的节点个数
该部分相关代码如下：
private:
struct node{ // 嵌套类结构体
data_type data;
node* _next;
node* _prev;
node():_next(NULL), _prev(NULL) {}
};
node* _head;
node* _tail;
size_type _size;
list的迭代器iterator
容器的迭代器用于遍历容器中的每一个元素，同时避免容器的内部数据结构和实现细节。迭代器的意义就是将容器与算法解除耦合，或者说是让数据与操作解除耦合。算法可以利用迭代器作为输入从而摆脱对容器具体数据的访问。
我们主要讲解一下关于对于迭代器it，自加和自减的具体实现，以前缀和后缀为两类。对于前缀即++it, --it，该表达式的值和it的值保持统一，我们直接改变该结点_cur的指向，返回this指针即可；但是对于后缀it++, it--，表达式的值是未改变前it的值，it将会进行更新，故而我们需要将_cur的值保存进一个临时变量，再更新_cur，返回临时变量。在实现的过程中，函数名中的圆括弧中有int的为后缀加减。
具体实现如下：
class iterator {
node* _cur;
public:
iterator(node* cur):_cur(cur){}
data_type& operator*(){
return _cur->data;
}
data_type* operator->(){
return &_cur->data;
}
iterator operator++(){
_cur = _cur->_next;
return *this;
}
iterator operator--(){
_cur = _cur->_prev;
return *this;
}
iterator operator++(int){
iterator temp(_cur);
_cur = _cur->_next;
return temp;
}
iterator operator--(int){
iterator temp(_cur);
_cur = _cur->_prev;
return temp;
}
bool operator==(const iterator& it)const{
return _cur == it._cur;
}
bool operator!=(const iterator& it)const{
return _cur != it._cur;
}
};
重要代码图解
我们在对list对象进行初始化的时候增加一个temp节点，使得链表的处理更加的简单统一。
list(): _size(0){
_head = _tail = new node;
}
这一部分主要涉及双向链表的插入和删除问题，指针改向的顺序需要注意，如果顺序错误，就会挂链失败。
头插 – push_front
头插具体过程如图所示：下图第一个节点是temp节点，我们进行头插的时候将新的节点挂在该结点和下一个节点中间即可。
代码如下：
void push_front(const_reference val) {
node* cur = new node;
cur->data = val;
cur->_next = _head->_next;
cur->_prev = _head;
if(NULL == _head->_next) _tail = cur;
else _head->_next->_prev = cur;
_head->_next = cur;
++_size;
}
头删 – pop_front
头删具体过程如图所示：图第一个节点是temp节点，我们进行头删的时候删除的是该结点的下一个节点。
代码如下：
void pop_front() {
if(empty()) return;
node* first = _head->_next;
_head->_next = first->_next;
if(NULL == first->_next) _tail = _head;
else first->_next->_prev = _head;
delete first;
--_size;
}
尾插 – push_back
具体过程如图所示：
代码如下：
void push_back(const_reference val){
node* cur = new node;
cur->data = val;
cur->_next = NULL;
cur->_prev = _tail;
_tail->_next = cur;
_tail = cur;
++_size;
}
尾删 – pop_back
void pop_back() {
if(empty()) return;
node* _prev = _tail->_prev;
delete _tail;
_prev->_next = NULL;
_tail = _prev;
--_size;
}
代码总结
#include