C++的List

List的使用

构造

与vector的区别

与vector的区别在于不支持 [ ]

由于链表的物理结构不连续,所以只能用迭代器访问

vector可以排序,list不能排序(因为快排的底层需要随机迭代器,而链表是双向迭代器)

(算法库里的排序不支持)(需要单独的排序)

list存在vector不支持的功能

链表的排序

vector可以用算法库里的sort排序,list不能用算法库里的sort排序排序(因为快排的底层需要随机迭代器,而链表是双向迭代器)

(算法库里的排序不支持)(需要单独的排序)

链表的排序效率要远低于算法库里的快排,因此链表的sort很少使用

即使将list拷贝会vector排序再拷贝回来,效率依旧大于直接在list中排序

升序

降序

去重(unique)

去除多个重复的数据,每个值只留一个

但是去重有一个前提,需要先排序,否则去不全

迭代器访问链表

list的剪切

将一个链表的内容转移(剪切)到另一个链表

也可以自己剪切自己,来把某个节点向前或后移动

list变为"3 1 2 4"

List的实现(双向带头循环)

链表基础结构

_head是双向带头循环链表的哨兵位(不存储有效数据)

list的迭代器

与vector不同,list在物理上是不连续的

因此不能像vector一样

因为这样++iterator不能得到下一个节点

因此可以选择建立一个类来进行封装

可以在该类中重载 " ++ " 和 " * "等运算符

是迭代器可以实现作用

但是注意不需要重载 " + "和 " - " ,因为他们的效率很低

同时,迭代器类不需要写析构函数

因为节点不属于迭代器,只是需要用迭代器访问

节点是属于链表的

也不需要写拷贝构造(深拷贝),默认生成的浅拷贝就够了

因为没有写析构,所以也不存在析构两次的问题

->的重载

迭代器内还重载了 " -> "运算符

eg.

对于自定义类型

想要进行输出,又没有重载>>符号

方法一

比较原始的方法:

方法二

这里就是重载了 " -> "符号

从逻辑上讲

方法2应该有两个->,但是为了代码的可读性,省略了一个->

const迭代器

采用引用传参一般会给参数加const,就产生了const迭代器

但是注意

所以需要单独写一个类,让迭代器可以修改,但它指向的内容不能修改(控制返回值)

该类与之前写的迭代器的类非常相似,唯一的区别就是operator* 和operator->的返回值不同

迭代器不能修改的核心行为是operator* 和operator->

控制operator* 和operator->的返回值,从而达成不能修改的目的

但是,以上两个类重复度很高,重写一个类过于浪费

因此可以采取新添加两个模板参数

写一个类模板,传不同的模板参数,来控制返回值

这样相当于利用模板生成了两个类,交给编译器来完成

提高了开发效率

插入insert

链表里的insert不存在迭代器失效的问题,因为它不存在扩容

pos指向的位置也不会变

删除erase

erase存在迭代器失效的问题

是野指针失效

拷贝

默认的浅拷贝存在一定的问题

eg.

因为浅拷贝,指向同一块空间,会相互影响,析构两次

析构函数

这里用clear()清除数据

深拷贝

在范围for时,如果不确定遍历的类型,最好加引用&

赋值

直接交换两个链表的头节点就行

因为传入的参数不是引用,lt是lt3的临时拷贝,使用完后就会释放

交换头节点后,不仅实现了赋值,还顺便将原链表析构了

initializer_list

为了支持{ }赋值,需要写一个initializer_list

参数不用加引用&

因为initializer_list直接用{ }初始化,里面是常量数组

里面是直接用指针指向常量数组的开始和结束

模拟实现

cpp 复制代码
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
namespace bit
{
	template<class T>
	struct ListNode//定义一个链表节点的结构体
		//因为结构体内的东西全部公有,所以选择结构体,而不是类
		//一个类有公有私,用class,全部公有,用struct
	{
		ListNode<T>* _next;
		ListNode<T>* _prev;//结构体指针后加<T>模板,否则结构体指针就无法指向该类型的数据

		T _data;

		ListNode(const T& data = T())//初始化
			: _next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
			, _data(data)//初始化列表
		{}
	};

	template<class T, class Ref, class Ptr>
	class ListIterator
	{
		typedef ListNode<T> Node;
		typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;

		Node* _node;

	public:
		//++it
		ListIterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}
		Self& operator++()//前置
		{
			_node = _node->_next;
			return *this;
		}

		Self& operator--()
		{
			_node = _node->_prev;
			return *this;
		}

		Self operator++(int)//后置
		{
			Self tmp = *this;
			_node = _node->_next;
			return tmp;
		}

		Self operator--(int)
		{
			Self tmp = *this;
			_node = _node->_prev;
			return tmp;
		}

		Ref operator*()
		{
			return _node->_data;
		}

		Ptr operator->()
		{
			return &_node->_data;
		}

		bool operator!=(const Self& it)
		{
			return _node != it._node;
		}
	};

	//template<class T>
	//class ListConstIterator
	//{
	//	typedef ListNode<T> Node;
	//	typedef ListConstIterator<T> Self;

	//	Node* _node;

	//public:
	//	//++it
	//	ListIterator(Node* node)
	//		:_node(node)
	//	{}
	//	Self& operator++()//前置
	//	{
	//		_node = _node->_next;
	//		return *this;
	//	}

	//	Self& operator--()
	//	{
	//		_node = _node->_prev;
	//		return *this;
	//	}

	//	Self operator++(int)//后置
	//	{
	//		Self tmp = *this;
	//		_node = _node->_next;
	//		return tmp;
	//	}

	//	Self operator--(int)
	//	{
	//		Self tmp = *this;
	//		_node = _node->_prev;
	//		return tmp;
	//	}

	//	const T& operator*()
	//	{
	//		return _node->_data;
	//	}

	//	const T* operator->()
	//	{
	//		return &_node->_data;
	//	}

	//	bool operator!=(const Self& it)
	//	{
	//		return _node != it._node;
	//	}
	//};

	template<class T>
	class list//链表
	{
		typedef ListNode<T> Node;
	public:
		typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef ListIterator<T, const T&,const  T*> const_iterator;
	/*	typedef ListConstIterator<T> const_iterator;*/

		iterator begin()
		{
			return iterator(_head->_next);//传入匿名对象构造一个iterator类型的变量来返回
		}

		iterator end()
		{
			return iterator(_head);
		}

	
		void empty_init()
		{
			_head = new Node();
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}

		list()
		{
			/*_head = new Node(T());
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;*/
			empty_init();
		} 

		list(initializer_list<T> il)
		{
			for (const auto& e : il)
			{
				push_back(e);
			}
		}
		
		//lt2(lt1)
		list(const list<T>& It)//深拷贝构造
		{
			empty_init();
			for (const auto& e : lt)
			{
				push_back(e);

			}
		}

		//lt1 = lt3
		list<T>& operator=(list<T> lt)
		{
			swap(_head, lt._head);
			return *this;
		}

		~list()
		{
			clear();
			delete _head;
			_head = nullptr;
		}

		void clear()
		{
			auto it = begin();
			while (it != end())
			{
				it = erase(it);
			}
		}
		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;
		}

		void insert(iterator pos, const T& x)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* newnode = new Node(x);
			Node* prev = cur->_prev;

			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;

			return iterator(newnode);
		}

		void erase(iterator pos)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* next = cur->_next;

			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;

			delete cur;

			return iterator(next);
		}
	private:
		Node* _head;
	};

	void test_list1()
	{
		list<int> It1;

		It1.push_back(1);
		It1.push_back(2);
		It1.push_back(3);
		It1.push_back(4);

		list<int>::iterator it = It1.begin();
		while (it != It1.end())
		{
			*it += 10;
			cout << *it << " ";
			++it;
		}
		cout << endl;
	}
}
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