list---模拟实现
- list的简介
- list函数的使用
-
- 构造函数
- 迭代器的使用
- list的capacity
- [list element access](#list element access)
- [list modifiers](#list modifiers)
- list的模拟实现
- 源码
list的简介
list是用双向带头联表实现的一个容器，双向联表中每个元素存在互不相关的独立节点中，再节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素，并且可以再常数范围内再任意位置进行插入和删除的序列式容器。
list函数的使用
构造函数
| 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 |
C++
void ListTest2()
{
std::list<int> a(4, 5);
std::cout << "a的list" << ':';
for (auto& e : a)
{
std::cout << e << ' ';
}
std::cout << std::endl;
std::list<int> b;//Empty
std::list<int> c(a.begin(), a.end());
std::cout << "c的list" << ':';
for (auto& e : c)
{
std::cout << e << ' ';
}
}
迭代器的使用
| 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 |
C++
std::list<int> a(4, 5);
std::cout << "a的list" << ':';
std::list<int>::iterator it = a.begin();
while (it != a.end())
{
std::cout << *it << ' ';
++it;
}
list的capacity
| 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 |
list element access
| 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 |
list modifiers
| 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 |
list的模拟实现
要想模拟实现list，首先我们可以定义一个节点类。为什么要定义一个节点类呢，想想数据结构中的双链表，每个元素都在独立的节点中，通过节点的前驱指针和后继指针指向前后位置。
list的模拟实现跟vector和string实现是不一样的，vector本质上是一个数组，数组本身就是一个迭代器，而list是一个个的节点，通过指针联系在一起，所以vector类不用对迭代器进行封装，可以直接使用，list不一样，节点++是什么是不清楚的，这个时候可以使用运算符重载，对++，--，*等进行重载。
C++
template<class T>
struct list_node
{
list_node<T>* _next;
list_node<T>* _prev;
T _val;
list_node(const T& val = T())
:_next(nullptr)
,_prev(nullptr)
,_val(val)
{}
};再定义一个list类，再这个类中，完成其他函数的实现
C++
template<class T>
class list
{
public:
private:
Node* _head;
size_t _size;
};构造函数，拷贝构造函数和=
list的构造函数实现，跟双链表中的初始化是一样的，将next指针和prev指针都指向头节点，形成一个环。
C++
void EmptyInit()
{
_head = new Node();
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}拷贝构造函数再拷贝之前，要先开一个头节点的空间，然后再头节点后面依次把值进行尾插即可。
C++
list(const list<T>& it)
{
EmptyInit();
for (auto& e : it)
{
push_back(e);
}
}赋值重载=和vector里面的写法是一样的。
C++
list<T>& operator=(list<T> it)
{
swap(it);
return *this;
}通过传参创建出一个临时变量，然后将其交换。
迭代器
要想实现list的迭代器，需要将原生态指针进行封装。
list是由一个个的节点组成，节点++，解引用，--，等操作是找不到对应的数据的，所以需要用自定义类型对指针进行封装，从而完成一系列操作。
迭代器有一个const类型的迭代器，有一个无const类型的，再实现一个无const类型的迭代器之后，把代码赋值粘贴，也可以改成带const类型的迭代器，但这样显然是代码冗余的，重复的太多，这个时候，那些大佬们就通过增加模板参数，来解决代码冗余，根据参数的类型，实列化出不同的类。
C++
//typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
//typedef __list_iterator<T,const T&,const T*> const_iterator;
template<class T,class Ref,class Ptr>
struct __list_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
Node* _node;
//构造方法
__list_iterator(Node* node)
:_node(node)
{}
//对节点解引用，是找不到我们存储的数据的，因为节点里面存的是val，next和prev，重载的目是使其对迭代器解引用可以找到有效数据
Ref operator*()
{
return _node->_val;
}
Ptr operator->()
{
return &(_node->val);
}
//指针++，到下一个位置，其实就是让节点向后移动
self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
self operator++(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//将节点向前移动
self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
self operator--(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->prev;
return *this;
}
bool operator !=(const self& it) const
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const self& it) const
{
return _node == it._node;
}
};以上就是用自定义的类，对指针进行封装。
begin和end
对指针进行封装之后，就可以实现begin和end了。
begin只要返回头节点的下一个节点即可
end就是头节点
C++
iterator begin()
{
return _head->_next;
}
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}insert和erase
有一个insert，就可以完成再任意位置插入。
C++
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x);
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* newnode = new Node(x);
prev->_next = newnode;
newnode->_next = cur;
newnode->_prev = prev;
cur->_prev = newnode;
return newnode;
}先找到当前节点cur和当前节点的上一个节点prev，再new出一个要插入的节点newnode，使得cur和newnode进行双向连接，prev和newnode进行双向连接。
删除一个节点，只需要让当前节点的上一个节点和下一个节点完成双向连接即可。
C++
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
--_size;
return next;
}clear和析构函数
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = earse(it);
}
_size = 0;
}
~list()
{}
源码
C++
#pragma once
#include <assert.h>
#include <algorithm>
namespace HaiFan
{
template<class T>
struct list_node
{
list_node<T>* _next;
list_node<T>* _prev;
T _val;
list_node(const T& val = T())
:_next(nullptr)
,_prev(nullptr)
,_val(val)
{}
};
template<class T,class Ref,class Ptr>
struct __list_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
Node* _node;
__list_iterator(Node* node)
:_node(node)
{}
T& operator*()
{
return _node->_val;
}
T* operator->()
{
return &(_node->val);
}
T& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
T operator++(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
T& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
T operator--(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->prev;
return *this;
}
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 list_node<T> Node;
public:
typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef __list_iterator<T,const T&,const T*> const_iterator;
iterator begin()
{
return _head->_next;
}
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}
list()
{
EmptyInit();
}
list(const list<T>& it)
{
EmptyInit();
for (auto& e : it)
{
push_back(e);
}
}
list<T>& operator=(list<T> it)
{
swap(it);
return *this;
}
void swap(list<T>& it)
{
std::swap(_head, it._head);
std::swap(_size, it._size);
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = earse(it);
}
_size = 0;
}
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x);
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* newnode = new Node(x);
prev->_next = newnode;
newnode->_next = cur;
newnode->_prev = prev;
cur->_prev = newnode;
return newnode;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
--_size;
return next;
}
size_t size()
{
return _size;
}
void EmptyInit()
{
_head = new Node();
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
~list()
{}
private:
Node* _head;
size_t _size;
};
}