C++——list

目录

list介绍

list的函数接口

构造函数

push_front和pop_front

push_back和pop_back

insert

erase

迭代器

front和back

size

resize

empty

clear

list::sort

unique

reverse

迭代器的实现

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list介绍

1. list是一种可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代。
2. list的底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立结点当中，在结点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。
3. list与forward_list非常相似，最主要的不同在于forward_list是单链表，只能进行单方向迭代。
4. 与其他容器相比，list通常在任意位置进行插入、删除元素的执行效率更高。
5. list和forward_list最大的缺陷是不支持在任意位置的随机访问，其次，list还需要一些额外的空间，以保存每个结点之间的关联信息（对于存储的类型较小元素来说这可能是一个重要的因素）。

        总的来说，list就是一个带头双向循环链表。

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list的函数接口

构造函数

list l1; //构造int类型的空容器
list l2(10, 2); //构造含有10个2的int类型容器
list l3(l2); //拷贝构造int类型的l2容器的复制品

push_front和pop_front

// push_front函数用于头插，pop_front函数用于头删
list l;
l.push_front(1);
l.push_front(0);

l.pop_front()

push_back和pop_back

// push_back函数用于尾插，pop_back函数用于尾删
list l;
l.push_back(0);
l.push_back(1);

l.pop_back();

insert

list l;
l.push_back(0);
l.push_back(1);
l.push_back(2);

list::iterator pos = find(l.begin(), l.end(), 2); // 要包含algorithm库

l.insert(pos, 10); // 在pos=2位置之前插入10

l.insert(pos, 2, 9); // 在pos=2位置之前插入2个9

erase

list l;
l.push_back(0);
l.push_back(1);

list::iterator pos = find(l.begin(), l.end(), 1);
if (pos != l.end()) // 一定要找到了再删除
{
    l.erase(pos); // 删除指定迭代器位置的元素
    // pos = l.erase(pos) // 也可以接受返回值，返回的是删除位置的下一个节点
}

        要注意的是list也有迭代器失效的问题，既然放到erase这里才讲，那就是erase的时候会导致迭代器失效。

迭代器

list l(5, 2);
// 正向迭代器遍历容器
list::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
	cout << *it << " ";
	it++;
}

// 反向迭代器遍历容器
list::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
while (rit != lt.rend())
{
	cout << *rit << " ";
	rit++;
}

front和back

// size函数用于获取当前容器当中的元素个数
list l;
l.push_back(0);
l.push_back(1);
l.push_back(2);
cout << l.size() << endl;

size

// front函数用于获取list容器当中的第一个元素，back函数用于获取list容器当中的最后一个元素
list l;
l.push_back(0);
l.push_back(1);
l.push_back(2);

cout << l.front() << endl;
cout << l.back() << endl; 

resize

// 当所给值大于当前的size时，将size扩大到该值，扩大的数据为第二个所给值，若未给出，则默认为容器所存储类型的默认构造函数所构造出来的值。
// 当所给值小于当前的size时，将size缩小到该值。
list l(5, 1);
l.resize(10, 2);

l.resize(2);

empty

list l;
cout << l.empty() << endl; // 判断容器是否为空，返回的是bool类型，就是0或1

clear

// clear函数用于清空容器，清空后容器的size为0。
list l(5, 1);
l.clear();

list::sort

list l;
l.push_back(4);
l.push_back(7);
l.push_back(5);
l.push_back(9);

l.sort(); // 默认将容器内数据排为升序

// 既然algorithm中已经有了一个sort函数，那为什么还有在list中加入这个函数呢
// 那是因为，算法库中的sort让list使用是会报错的
// 算法库中的sort要求物理空间必须是连续的

// 注意：一般也不会使用list中的sort函数
// 在数据量大的时候，效率较低，不如直接把数据插入到vector中使用algorithm中的sort函数

unique

// unique函数用于删除容器当中连续的重复元素，使用这个函数必须要先排序
list l;
l.push_back(0);
l.push_back(0);
l.push_back(1);
l.push_back(1);
l.push_back(2);
l.push_back(3);
l.unique();

reverse

// reverse函数用于将容器当中元素的位置进行逆置
list l();
l.push_back(0);
l.push_back(1);
l.push_back(2);
l.push_back(3);
l.reverse();

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迭代器的实现

// 简单定义一下list的结构
template
class list_node // 结点
{
	T _data;
	list_node* _next;
	list_node* _prev;

	list_node(const T& x = T())
		:_data(x)
		,_next(nullptr)
		,_prev(nullptr)
	{}
};

template
struct __list_iterator // 这里使用struct不用考虑class的权限
{
	typedef list_node Node;
	typedef __list_iterator iterator;

	Node* _node; // 迭代器还是结点的指针

	__list_iterator(Node* node) // 用指针初始化迭代器
		:_node(node)
	{}

	bool operator!=(const iterator& it) const
	{
		return _node != it._node; // 判断两个迭代器指针不等就可以了
	}

	T& operator*()
	{
		return _node->_data; // 解引用就是拿到结点指向的值
	}

    T* operator->() // ->运算符是使用指针来访问成员
    {
        return &(operator*()); // 拿到指针指向的数据再取地址返回这个指针类型
    }

	iterator& operator++() // ++就把下一个结点的指针赋值给_node，注意这是前置++
	{
		_node = _node->_next;
		return *this;
	}
};

template
class list
{
	typedef list_node Node;
public:
	typedef __list_iterator iterator;

    void push_back(const T& x)
    {
        Node* tail = _head->_prev;
        Node* newnode = new Node(x);
        
        tail->_next = newnode;
        newnode->_prev = tail;
        newnode->_next = _head;
        _head->_prev = newnode;
    }
	
	iterator begin() // begin就是头结点的下一个
	{
		return iterator(_head->_next); // 使用头结点的下一个的指针构造迭代器
	}

	iterator end() // end就是头结点
	{
		return iterator(_head->_prev);
	}

	list() // 构造函数
	{
		_head = new Node;
		_head->_next = _head;
		_head->_prev = _head;
	}
public:
	Node* _head;
};

void test01()
{
    list l;
    l.push_back(1);
    l.push_back(2);

    list::iterator it = l.begin();
    while (it != l.end())
    {
        cout << it->_data << endl; 
        // 使用->运算符重载，有的时候，list中存放的不是int类型的数据，只使用一次it->是不够的
        // 比如一个坐标类型，有两个成员变量，it->只能拿到这个坐标类型的指针
        // 但是还不能访问到这个类型的成员，所以需要使用it->->
        // 但这样又会显得很奇怪，所以编译器为了增加可读性进行了特殊处理，所以用一个->就可以了

        ++it;
    }
}

// 既然有了正常的迭代器，那如果是const对象呢
// const对象使用正常迭代器时会出现权限的放大，不可以被修改
// 那有一个返回const类型的函数就可以了，例如下面这个函数

T& opeartor*()
{}
// 这里可以添加一个返回const类型的函数
// 但是只有返回类型不一样不能构成重载
// 所以笨方法就是再写一个const迭代器类，这个类除了返回值不一样，其他的基本都一样
// 但是很忌讳这样写

// 可以这样该一下模板参数
template // Ref就是引用，Ptr就是指针
struct __list_iterator
{
    typedef __list_iterator iterator;
    // ...
}

// operator*()就可以修改为
Ref opeartor*()
{}

// operator->()可以修改为
Ptr operator->()
{}

template
class list
{
	typedef list_node Node;
public:
	typedef __list_iterator iterator;
    typedef __list_iterator const_iterator;

    const_iterator cbegin() const
    {
        return cosnt_iterator(_head->_next);
    }
    const_iterator cend() const
    {
        return cosnt_iterator(_head);
    }
    // ...
}