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C++STL之list

目录

1.list****的使用

构造函数

**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 **

**2.list iterator的使用 **

可以将迭代器理解成一个指针，该指针指向list中的某个节点

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*

**【注意】 **

  1. begin与end**为正向迭代器，对迭代器执行++****操作，迭代器向后移动 **

  2. **rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器，对迭代器执行++**操作，迭代器向前移动

**3.list的常用接口 **

**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
*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
*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 **

4.list****的迭代器失效

前面说过，此处大家可将迭代器暂时理解成类似于指针，**迭代器失效即迭代器所指向的节点的无 **

效，即该节点被删除了。因为list****的底层结构为带头结点的双向循环链表，因此*在list*中进行插入 **

*时是不会导致list*的迭代器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效的只是指向被删除节点的迭 **

代器，其他迭代器不会受到影响。

void TestListIterator1()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
// erase()函数执行后，it所指向的节点已被删除，因此it无效，在下一次使用it时，必须先给
其赋值
l.erase(it);
++it;
}
}
// 改正
void TestListIterator()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
l.erase(it++); // it = l.erase(it);
}
}
5.list的模拟实现
#pragma once
#include<iostream>

namespace bit
{
    template<class T>
    struct list_node
    {
        T _data;
        list_node<T>* _next;
        list_node<T>* _prev;

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

    // const_iterator
    template<class T>
    struct list_iterator
    {
        typedef list_node<T> Node;
        typedef list_iterator<T> Self;
        Node* _node;

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

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

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

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

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

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

    template<class T>
    class list
    {
        typedef list_node<T> Node;
    public:
        typedef list_iterator<T> iterator;

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

        iterator end()
        {
            return _head;
        }

        list()
        {
            _head = new Node;
            _head->_next = _head;
            _head->_prev = _head;
            _size = 0;
        }

        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;

            ++_size;*/

            insert(end(), x);
        }

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

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

            Node* newnode = new Node(x);

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

            ++_size;
        }

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

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

        void erase(iterator pos)
        {
            assert(pos != end());

            Node* prev = pos._node->_prev;
            Node* next = pos._node->_next;

            prev->_next = next;
            next->_prev = prev;
            delete pos._node;

            --_size;
        }

        size_t size() const
        {
            return _size;
        }

        bool empty() const
        {
            return _size == 0;
        }
    private:
        Node* _head;
        size_t _size;
    };
    void test_list1()
    {
        list<int> lt;
        lt.push_back(1);
        lt.push_back(2);
        lt.push_back(3);
        lt.push_back(4);

        list<int>::iterator it = lt.begin();
        while (it != lt.end())
        {
            std::cout << *it << " ";
            ++it;
        }
        std::cout << std::endl;
    }
}
6.list的反向迭代器

**通过前面例子知道，反向迭代器的++就是正向迭代器的--，反向迭代器的--就是正向迭代器的++， **

**因此反向迭代器的实现可以借助正向迭代器，即：反向迭代器内部可以包含一个正向迭代器，对 **

正向迭代器的接口进行包装即可。

template<class Iterator>
class ReverseListIterator
{
// 注意：此处typename的作用是明确告诉编译器，Ref是Iterator类中的类型，而不是静态
成员变量
// 否则编译器编译时就不知道Ref是Iterator中的类型还是静态成员变量
// 因为静态成员变量也是按照 类名::静态成员变量名 的方式访问的
public:
typedef typename Iterator::Ref Ref;
typedef typename Iterator::Ptr Ptr;
typedef ReverseListIterator<Iterator> Self;
public:
//
// 构造
ReverseListIterator(Iterator it): _it(it){}
//
// 具有指针类似行为
Ref operator*(){
Iterator temp(_it);
--temp;
return *temp;
}
Ptr operator->(){ return &(operator*());}
//
// 迭代器支持移动
Self& operator++(){
--_it;
return *this;
}
Self operator++(int){
Self temp(*this);
--_it;
return temp;
}
Self& operator--(){
++_it;
return *this;
}
Self operator--(int)
{
Self temp(*this);
++_it;
return temp;
}
// 迭代器支持比较
bool operator!=(const Self& l)const{ return _it != l._it;}
bool operator==(const Self& l)const{ return _it != l._it;}
Iterator _it;
};
7.list与vector****的对比

vector与list都是STL中非常重要的序列式容器，由于两个容器的底层结构不同，导致其特性以及

应用场景不同，不同如下。

*vector **
list
底层结构*

**动态顺序表，一段连续空间 **

带头结点的双向循环链表

随机访****问

支持随机访问，访问某个元素效率****O(1)

*不支持随机访问，访问某个元 素效率O(N）*

插入和删****除

*任意位置插入和删除效率低，需要搬移元素，时间复杂度为O(N)，插入时有可能需要增容，增容：开辟新空间，拷贝元素，释放旧空间，导致效率更*低

任意位置插入和删除效率高，不需要搬移元素，时间复杂度为****O(1)

空间利用率

**底层为连续空间，不容易造成内存碎片，空间利用 **率高，缓存利用率高

底层节点动态开辟，小节点容易造成内存碎片，空间利用率低，缓存利用率低

迭代器

原生态指针

对原生态指针**(节点指针)****进行 **

封装

迭代器失效

在插入元素时，要给所有的迭代器重新赋值，因为插入元素有可能会导致重新扩容，致使原来迭代器失效，删除时，当前迭代器需要重新赋值否则会失****效

插入元素不会导致迭代器失效，删除元素时，只会导致当前迭代器失效，其他迭代器不****受影响

*使***用 **

场****景

*需要高效存储，支持随机访问，不关心插入删除效***率 **

大量插入和删除操作，不关心****随机访问

标签： c++ 数据结构 链表
本文转载自: https://blog.csdn.net/zzzzz_ccc/article/details/143171879
版权归原作者 zzzzz_ccc 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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