【C++_list】理解链表！实现链表！成为链表！！

List

• [1. list的介绍及使用](#1. list的介绍及使用)
• [2. list的模拟](#2. list的模拟)
• • 1）大致了解List框架
  • 2）模拟实现List操作
  • 3）关于const迭代器的问题（重点）
  • 4）关于链表拷贝的问题

1. list的介绍及使用

• 下面会给出list的文档介绍官网，也是本博客的参考网址~
  list的文档介绍

• ⭐难点一：list的迭代器与我们往常的迭代器不同
  链表是双向迭代器 ，只支持++ -- 不支持 ±
  欸？双向迭代器和随机访问迭代器是什么？ -> 一张图帮你搞定！
  
  
• ⭐难点二：List不支持sort

//记住sort的头文件是这个 --> #include<algorithm>
	list<int> lt1 = { 1,2,3,4,5,6 }; //定义
	sort(lt1.begin(), lt1.end());  //这样写是错误的

🔺在 list 里面，我们是不能使用 sort 进行排序的，这里运用到难点一的知识点：因为sort使用的是随机访问迭代器

其实当我们点开 list 文档发现，他已经帮我们写好了

所以直接调用即可❤
（注意，我们现在讲的是list的运用，如何实现在后面很快就会说明）

	list<int> lt1 = { 1,2,3,4,5,6 }; //定义
	lt1.sort();

这里有一个需要注意的是，sort默认的算法是升序，如果想要降序的话，我们需要引入一个算法 greater<int>

🔺降序实现方法如下：

	list<int> lt1 = { 1,2,3,4,5,6 }; //定义
	lt1.sort(greater<int>()); //只需要在这里加上就可以了

• ⭐随机调一个数放到首位
  

1. 找出要放在首位的数
   记住：在 List 里面是没有find函数

auto it = find(mylist1.begin(), mylist1.end(), 3)
//这里的 3 是我们要找出的数

2. 将找出的数粘贴到首位
   这里引出一个 splice（可以将链表的一个元素插入到其他地方）

🔺代码实现一下：

std::list<int> mylist1;
for(int i = i; i <= 4; i++)
	mylist1.push_back(i);
auto it = find(mylist1.begin(), mylist.end(), 3);
//下面便是splice的使用
mylist1.splice(mylist1.begin(), mylist1, it);

在这里 splice 并没有删除链表元素然后在插入，类似于剪切功能

欧克欧克，其实list还是比较简单的，那么接下来我们来实现一下，来加深影响吧！

---

2. list的模拟

前提是，我们实现的是List的双向带头循环

1）大致了解List框架

实现List的前提是，我们需要弄懂List的内部构造

🔺代码模板可以写成这样

template<class T>
struct ListNode
{};

template<class T>
class list
{};

• ⭐节点包括：指向前一个节点；指向后一个节点；该节点的值

template<class T>
struct ListNode
{
	ListNode<T>* _next;
	ListNode<T>* _prev;

	T _data;
};

注意：为什么是用struct而不是class呢？
因为我们在使用LIst的时候会经常访问Node节点，而class默认是私有，所以在访问的时候会报错。（总而言之就是公有私有的问题）

• ⭐链表里面包含一个头指针（头插尾插操作忽略）

template<class T> 
class list
{
	//将ListNode定义为Node为方便后续代码理解
	typedef ListNode<T> Node;
private:
	Node* _head;
};

---

2）模拟实现List操作

~具体代码实现方位在如下图位置~

要实现的函数：
1. 构造函数--初始化
2. 析构函数--销毁
3. push_back--尾插
4.insrt & erase -- 插入和删除
5. iterator--迭代器

• 构造函数

list()
{
	_head = new Node;
	_head->_next = _head; 
	_head->_prve = _head; 
}

• 析构函数

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

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

• push_back

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;
}

注意：即使是在空链表只有头节点的情况下也同样适用

• 问题一：目前我们已经初步的实现了 List 但是我们在调用的时候会出现报错
• 

1. 加入ListNode 的默认构造

ListNode(const T& data = T())
	:_next(nullptr)
	,_prev(nullptr)
	,_data(data)
{}

2. 加入匿名对象，是之初始化后不是空

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

• insert & erase
  1. insert：在pos节点前插入
     
     2.erase：在pos位置删除

⭐代码实现如下

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

	//返回新插入的迭代器  
	return iterator(newnode);
}

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

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

	delete cur;

	//有迭代器失效
	//erase后，pos失效，pos指向的节点被释放
	return iterator(next)
}

• iterator 重点🔺
  在List里面每个节点在物理结构上面都不是连续的，所以单凭迭代器++是无法完成遍历的，所以在这里我们需要单独构造

我们需要一个类来定义迭代器

template<class T>
class ListIterator
{};

• 我们需要搞清楚的是begin和end
  
• 这一part比较简单，所以直接上代码即可

/*
当给定的iterator不能满足链表的时候
我们需要自己创建一个新的迭代器  
*/
template<class T>
class ListIterator
{
	typedef ListNode<T> Node;
	typedef ListIterator<T> self;

	Node* _node;
public:
	//构造函数，给定随机值
	ListIterator(Node* node)
		:_node(node)
	{}

	self& operator++()
	{
		_node = _node->_next;
		return *this;
	}

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

	//前置，返回++之前的值
	self& operator++(int)
	{
		self tmp(*this);
		//Self tmp = *this;
		_node = _node->_next;
		return tmp;
	}

	self& operator--(int)
	{
		self tmp(*this);
		_node = _node->_prev;
		return tmp;
	}
	 
	T& operator*()
	{
		return _node->_data;
	}

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

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

🔺其实是因为List的迭代器不能仅凭 iterator++ 来解决问题（因为地址的随机性）

//随后在class list 里面便可以定义后变成我们所需的iterator
typedef ListIterator<T> iterator;

• ⭐难点三：不需要对迭代器写析构函数
  迭代器的意义是希望我们去访问或者修改节点，而并不是去删除这个节点，换句话来说，迭代器并不是List的本体，而是一个访问作用的工具。

具象化来说，大体应该是下面这种关系~

• ⭐难点四：不需要拷贝构造（深拷贝）
  
  一般一个类不需要显示的写析构函数，也就不需要写构造函数

---

3）关于const迭代器的问题（重点）

当我们创建一个const的链表的时候，发现当我们继续遍历链表的时候就会报错，对应的我们需要一个const 的迭代器~

🔺问题二；那么我们怎样才能构造一个const的迭代器呢？

1. 误区一：迭代器不能普通迭代器前面加 const 修饰
   const iterator const
   
   我们希望const的是迭代器指向的内容不能更改（*iterator），而不是迭代器本身（iterator）
   

• 🔺其实解决办法也很简答，我们只要控制返回的类型是 T* ，这样就能保证const 的是所指向的值
• 那么这样我们需要多创建一个类

typedef ListIterator<T> iterator;
typedef ListConstIterator<T> const_iterator;

他们的区别就只有一点：

其他的代码部分都是一模一样的

既然这样的话，我们可以有第二种方式，这里就放一张图让大家理解一下：

上面的代码大大减少了代码的重复率，使之一份代码可以二次使用

---

4）关于链表拷贝的问题

由于默认拷贝构造是浅拷贝，所以我们很容易遇到这样这个问题

我们创建一个 lt2 ，当 lt1 插入一个数的时候，lt2 也插入了

此时两个链表是共享的而不是互相独立的

⭐深拷贝代码实现

list(const list<T>& lt)
{
	_head = new Node();
	_head->_next = _head;
	_head->_prev = _head;
	
	for (auto e : lt)
	{
		push_back(e);
	}
}

---

感谢大家的支持，这次暑假过后也有很多事情耽搁了博客

如果喜欢的话请多多支持我