STL-list

cookies_s_s2024-08-05 16:36

1.list

  1. list是可以在常数范围 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节点中，在节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 ，只能朝前迭代，已让其更简单高效。

  4. 与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好 。

  5. 与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素)

2.list的使用

2.1 构造函数

cpp 复制代码 
void test1()
{
	//无参构造
	list<int> l1;
	//有参构造
	list<int> l2(10, 1);//10个1
	list<int> l3(10);
	//使用迭代器范围构造
	list<int> l4(l2.begin(), l2.end());//双向迭代器不支持加减法
	vector<int> v = { 1,2,3,4,5 };
	list<int> l5(v.begin() + 2, v.end());
	//拷贝构造
	list<int> l6(l5);
	//使用initializer_list初始化
	list<int> l7 = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
}

2.2operator=()

赋值运算符重载，进行深拷贝

cpp 复制代码 
//int类型
void PrintList(const list<int>& l)
{
	for (auto e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

void test2()
{
	//operator=
	list<int> l1 = { 1,2,3 };
	list<int> l2;
	//深拷贝
	l2 = l1;
	PrintList(l1);
	PrintList(l2);
}

2.3begin() 和 end()

begin()：返回第一个元素的双向迭代器，如果容器为空，则返回的迭代器值不能被解引用。

end()：返回最后一个元素的下一位双向迭代器，如果容器为空，返回的迭代器与begin()返回的迭代器相同。

双向迭代器不支持加减法，支持 ++ 、 -- 、 * 、 == 、 != 、= 等操作。

cpp 复制代码 
void test3()
{
	//begin() and end()
	list<int> l = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
	list<int>::iterator it = l.begin();//返回双向迭代器
	while (it != l.end())
	{
		cout << *(it++) << ' ';
	}
	cout << endl;
}

2.4 rbegin() 和 rend()

rbegin()：返回最后一个元素的反向双向迭代器

rend()：返回第一个元素前一位的反向双向迭代器

使用++是向前迭代，--是向后迭代

cpp 复制代码 
void test4()
{
	list<int>l = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
	list<int>::reverse_iterator it = l.rbegin();
	while (it != l.rend())
	{
		cout << *(it++) << ' ';
 	}
	cout << endl;
}

2.5 cbegin()、cend()、crbegin()、 crend()

无论调用对象是否const修饰，这四个函数返回const迭代器，不能通过迭代器修改指向内容，但迭代器本身可以改变。

2.6 empty()

判断容器是否为空，空返回true，非空返回false

cpp 复制代码 
void test5()
{
	list<int>l = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
	while (!l.empty())
	{
		cout << l.front() << ' ';
		l.pop_front();
	}
}

2.7 size()

用于返回有效元素个数

2.8 front()

返回容器第一个元素的引用，对空容器使用front是未定义行为

2.9 back()

返回容器最后一位元素的引用，对空容器使用back是未定义行为

2.10 assign()

将新内容替换原本的全部内容

cpp 复制代码 
void test8()
{
	//assign
	list<int> l1 = { 1,2,3,4,5 };
	list<int> l2 = { 11,22 };
	vector<int> v = { 121,23,43,54,54,5,454 };
	//范围替换
	l1.assign(v.begin(), v.begin() + 3);
	l2.assign(l1.begin(), l1.end());
	PrintList(l1);
	PrintList(l2);
	//n个val替换
	l1.assign(10, 2);
	l2.assign(2, 0);
	PrintList(l1);
	PrintList(l2);
}

2.11 emplace_front

在开头构造并插入元素

在列表的开头插入一个新元素，就在它当前的第一个元素之前。这个新元素是使用args作为其构造的参数来就地构造的 。

​这有效地将容器大小增加了1。

​该元素是通过调用allocator_traits::construct来就地构造 的，并将参数转发。

​存在一个类似的成员函数push_front，它复制或移动一个现有对象到容器中。

cpp 复制代码 
class A
{
public:
	A(int a, int b)
		:_a(a), _b(b)
	{
		cout << "构造" << endl;
	}
	A(const A& a)
	{
		cout << "拷贝构造" << endl;
	}
	void Print()
	{
		cout << _a << ' ' << _b << endl;
	}
private:
	int _a;
	int _b;
};
void test10()
{
	list<A> l1;
	list<A> l2;
	l1.emplace_front(1,2);//直接构造并成为l1的元素
	//l2.push_front(1, 2);//error
	l2.push_front({ 2,3 });//先隐式类型转换构造，再拷贝构造成l2的元素
	(*l1.begin()).Print();
	(*l2.begin()).Print();
}

2.12 push_front()

在容器第一个元素前插入一个元素， val的内容被拷贝(或移动)到插入的元素。

push_back()执行拷贝行为还是移动行为取决于传递给它的参数类型，传递左值触发拷贝构造函数 执行拷贝行为 ，传递右值触发移动构造函数 执行移动操作 。

(在 C++ 中，左值 （lvalue）和 右值 （rvalue）是用来区分表达式的值在内存中的存在方式和生命周期的术语。)

移动构造函数是 C++11 引入的一种特殊构造函数，旨在高效地转移资源的所有权，而不是进行昂贵的复制。它通过移动语义来减少不必要的拷贝，提高程序性能。

移动构造函数通常在以下情况下被调用：

  1. 对象临时生命周期结束后：当你通过一个临时对象（右值）初始化另一个对象时，移动构造函数会被调用。
  2. 使用 std::move ：当你显式调用 std::move 函数将一个对象转换为右值引用时，会触发移动构造函数。

2.13 pop_front()

用于删除第一个元素

2.14 emplace_back()

在末尾构造并插入元素

2.15 push_back()

在最后一个元素之后插入一个元素，val的内容被拷贝(或移动)到新元素。

2.16 pop_back()

删除最后一个元素

2.17 emplace()

在pos位置的元素之前构造并插入一个元素

2.18 insert()

在指定位置的元素之前插入新元素（一个或多个）

cpp 复制代码 
void test13()
{
	list<int> l1 = {1,2,3};
	vector<int> v = { 444,555,666,777 };
	auto it = l1.begin();
	//iterator insert (const_iterator position, const value_type& val);
	l1.insert(it, 0);
	PrintList(l1);
	//iterator insert (const_iterator position, size_type n, const value_type& val);
	it++;
	l1.insert(it, 3, 6);
	PrintList(l1);
	//template <class InputIterator>
	//iterator insert(const_iterator position, InputIterator first, InputIterator last);
	l1.insert(l1.begin(), v.begin() + 2, v.end());
	PrintList(l1);
	//iterator insert (const_iterator position, value_type&& val);//右值引用
	l1.insert(it, 9);
	PrintList(l1);
	//iterator insert(const_iterator position, initializer_list<value_type> il);
	l1.insert(it, { 11,12,13,14,15 });
	PrintList(l1);
}

2.19 erase()

从容器中删除一个或者范围内的元素

2.20 swap()

交换两个容器的内容

2.21 resize()

调整容器的有效元素的个数，使其包含n个元素

n小于当前个数，元素将减少到前n个，超出部分删除并销毁

n大于当前个数，元素将尾插至n个，如果指定了val，则新元素初始化为val的副本

cpp 复制代码 
class A
{
public:
	A()
	{
		cout << "无参构造" << endl;
	}
	A(int a, int b)
		:_a(a), _b(b)
	{
		cout << "有参构造" << endl;
	}
	A(const A& a)
	{
		cout << "拷贝构造" << endl;
	}
	void Print()
	{
		cout << _a << ' ' << _b << endl;
	}
private:
	int _a;
	int _b;
};

void test14()
{
	list<A> l1;
	l1.resize(2, {1,1});
	cout << "------" << endl;
	l1.resize(5);//3个无参构造
}

2.22 clear()

删除容器的所有内容

2.23 splice()

用于将元素从一个list转移到另一个list（转移：将元素从原来的list移除，原封不动转移到另一个list）

2.24 remove()

从容器中删除所有与val相同的元素

2.25 remove_if()

用于从容器中移除满足特定条件 的元素

remove_if()传入一个谓语函数（返回bool值的函数）

2.26 unique()

删除相邻val值重复的元素

需要给整个容器去重：先排序，再unique

2.27 merge()

用于将两个已排序 的列表合并成一个排序后 的列表。需要注意的是，两个列表必须都是按顺序排列的。合并操作会通过移动节点来达成，而不需要额外分配内存。

两个列表的排序方式需要与合并成一个列表后的排序方式保持一致（即两个升序列表合并成一个升序列表，两个降序列表合并成一个降序列表）

2.28 sort()

sort() 函数会对列表中的元素进行升序排序。默认情况下，它使用元素的 < 运算符进行比较, 也可以提供一个自定义的比较函数。

list的sort()底层是基于归并排序实现的，归并排序在处理链表时的性能非常优越，因为它可以高效地操作节点而不需要额外的空间消耗。归并排序通过分割链表和合并已排序的部分，能够快速地处理链表的节点。

2.29 reverse()

用于反转list

2.30 关系运算符重载（非成员函数）

3.operator->()

为了可读性，强制剩下一个->

4. 部分模拟实现

cpp 复制代码 
#pragma once
#include<assert.h>

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

		T _data;

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

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

		ListIterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

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

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

		Self operator++(int)
		{
			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;
		}

		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:
	//	ListConstIterator(Node* node)
	//		:_node(node)
	//	{}

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

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

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

	//		return tmp;
	//	}

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

	//		return tmp;
	//	}

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

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

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

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

	template<class T>
	class list
	{
		typedef ListNode<T> Node;
	public:
		// 不符合迭代器的行为，无法遍历
		//typedef Node* iterator;
		//typedef ListIterator<T> iterator;
		//typedef ListConstIterator<T> const_iterator;

		typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;

		iterator begin()
		{
			//iterator it(_head->_next);
			//return it;
			return iterator(_head->_next);
		}

		const_iterator begin() const
		{
			return const_iterator(_head->_next);
		}

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

		const_iterator end() const
		{
			return const_iterator(_head);
		}

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

		list()
		{
			empty_init();
		}

		list(initializer_list<T> il)
		{
			empty_init();

			for (const auto& e : il)
			{
				push_back(e);
			}
		}

		// lt2(lt1)
		list(const list<T>& lt)
		{
			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;*/

			insert(end(), x);
		}

		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}

		void push_front(const T& x)
		{
			insert(begin(), x);
		}

		void pop_front()
		{
			erase(begin());
		}

		// 没有iterator失效
		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;

			return iterator(newnode);
		}

		// erase 后 pos失效了，pos指向节点被释放了
		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;

			return iterator(next);
		}

	private:
		Node* _head;
	};
}
相关推荐
快乐飒男3 分钟前
c#基础01(.Net介绍)
开发语言·c#·.net
freyazzr16 分钟前
Leetcode刷题 | Day60_图论06
数据结构·c++·算法·leetcode·图论
qq_5845989225 分钟前
day30python打卡
开发语言·人工智能·python·算法·机器学习
zhangpeng45554794027 分钟前
C++--综合应用-演讲比赛项目
开发语言·c++·算法
火兮明兮36 分钟前
Python训练第三十天
开发语言·python
啊我不会诶39 分钟前
CF每日4题（1300-1400）
开发语言·c++·算法
freyazzr1 小时前
Leetcode刷题 | Day64_图论09_dijkstra算法
数据结构·c++·算法·leetcode·图论
学编程的小白狼1 小时前
C#:多线程
开发语言·c#
island13141 小时前
JAVA Web 期末速成
java·开发语言·前端
珊瑚里的鱼1 小时前
【滑动窗口】LeetCode 1004题解 | 最大连续1的个数 Ⅲ
开发语言·c++·笔记·算法·leetcode
热门推荐
01从零安装 LLaMA-Factory 微调 Qwen 大模型成功及所有的坑02KGG转MP3工具|非KGM文件|解密音频03YOLOv8入门 | 重要性能衡量指标、训练结果评价及分析及影响mAP的因素【发论文关注的指标】04【SpeedAI科研小助手】2分钟极速解决知网维普重复率、AIGC率过高，一键全文降！文件格式不变，公式都保留的！05组基轨迹建模 GBTM的介绍与实现（Stata 或 R）06Coze扣子平台完整体验和实践（附国内和国际版对比）07Ubuntu24.04安装中文输入法08YOLOv5改进 | 添加CA注意力机制 + 增加预测层 + 更换损失函数之GIoU09DeepSeek各版本说明与优缺点分析10深度学习基础--ResNet网络的讲解，ResNet50的复现(pytorch)以及用复现的ResNet50做鸟类图像分类