C++中的ilst使用以及模擬實現(xiàn)
更新時間：2023年08月24日 08:43:10 作者：派小星233
list是一個類模板,加<類型>實例化才是具體的類,可以在任意位置進行插入和刪除的序列式容器,本文將通過代碼示例給大家介紹一下C++中的ilst使用以及模擬實現(xiàn),需要的朋友可以參考下
list介紹
- list是一個類模板，加<類型>實例化才是具體的類。
- list是可以在任意位置進行插入和刪除的序列式容器。
- list的底層是雙向循環(huán)鏈表結(jié)構(gòu)，鏈表中每個元素存儲在互不相關(guān)的獨立節(jié)點中，在節(jié)點中通過指針指向其前一個元素和后一個元素。
- 與其他序列式容器相比，list最大的缺陷是不支持任意位置的隨機訪問，比如訪問第六個節(jié)點，必須從已知節(jié)點迭代到該節(jié)點。
雙向鏈表圖解：
list常用接口
1.構(gòu)造
| 函數(shù) | 功能 |
|---|---|
| list (size_type n, const value_type& val = value_type()) | 構(gòu)造的list中包含n個值為val的節(jié)點 |
| list() | 構(gòu)造空的list |
| list (const list& x) | 拷貝構(gòu)造 |
| list (InputIterator first, InputIterator last) | 迭代器區(qū)間初始化 (模板，可以傳入其它容器的迭代器區(qū)間) |
2.迭代器
| 函數(shù) | 功能 |
|---|---|
| begin()加end() | 獲取第一個數(shù)據(jù)位置的iterator/const_iterator，獲取最后一個數(shù)據(jù)的下一個位置的iterator/const_iterator |
| rbegin()加rend() | 反向迭代器，獲取最后一個數(shù)據(jù)位置的reverse_iterator，獲取第一個數(shù)據(jù)前一個位置的reverse_iterator |
3.容量
| 函數(shù) | 功能 |
|---|---|
| size() | 獲取有效數(shù)據(jù)個數(shù) |
| empty() | 判斷是否為空(size為0為空，返回true) |
4.訪問數(shù)據(jù)
| 函數(shù) | 功能 |
|---|---|
| front() | 取到頭節(jié)點數(shù)據(jù)的引用 |
| back() | 返回尾節(jié)點數(shù)據(jù)的引用 |
5.增刪查改
| 函數(shù) | 功能 |
|---|---|
| push_front (const value_type& val) | 頭插數(shù)據(jù)val |
| push_back (const value_type& val) | 尾刪數(shù)據(jù)val |
| pop_front() | 頭刪 |
| pop_back() | 尾刪 |
| insert (iterator position, const value_type& val) | 在position位置中插入值為val的元素 |
| erase (iterator position) | 刪除position位置的元素 |
| swap(list& x) | 交換兩個list |
| clear() | 清空有效數(shù)據(jù) |
6.迭代器失效
迭代失效即迭代器所指向的節(jié)點的無效，即該節(jié)點被刪除了。 因為list的底層結(jié)構(gòu)為帶頭結(jié)點的雙向循環(huán)鏈表，因此在list中進行插入時是不會導致list的迭代器失效的，只有在刪除時才會失效，并且失效的只是指向被刪除節(jié)點的迭代器，其他迭代器不會受到影響。
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
//錯誤代碼演示
int main()
{
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()函數(shù)執(zhí)行后，it所指向的節(jié)點已被刪除
//因此it無效，在下一次使用it時，必須先給其賦值
it = l.erase(it); //只需要去掉++it,這里修改成it = erase(it)即可
++it;
}
return 0;
}list模擬實現(xiàn)
1.迭代器的實現(xiàn)
有別于vector，list的迭代器并不是一個原生的指針，因為使用者需要得到的是節(jié)點中的數(shù)據(jù)而不是整個節(jié)點，而且尋找下一個節(jié)點并不能通過指針簡單的++，所以需要把迭代器單獨封裝成一個類，通過重載*等運算符來完成需求。
namespace MyList
{
//節(jié)點設計成結(jié)構(gòu)體,方便訪問
template<typename T>
struct list_node
{
list_node(const T val = T())
:_data(val)
, _next(nullptr)
, _prev(nullptr)
{}
T _data;
list_node<T>* _next;
list_node<T>* _prev;
};
//迭代器
//這里設計模板參數(shù)除了迭代器，還有Ref(引用)和Ptr(指針)
//這樣設計是為了同時生成普通迭代器和const對象的迭代器
//普通對象（可讀可寫）：iterator<T, T&, T*>
//const對象（可讀不可寫）：const_iterator<T, const T&, const T*>
template<typename T, typename Ref, typename Ptr>
struct __list_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self; //要返回迭代器需要返回實例化對象，重命名一下
Node* _node;
__list_iterator(Node* p)
:_node(p)
{}
self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//后置++
self operator++(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
self operator--(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
//返回指針可以讓自定義類型自行打印，訪問成員
//->操作符，比較特殊，it->_num轉(zhuǎn)換出來其實是it.operator->()->_num
Ptr operator->()
{
return &(_node->_data);
}
bool operator!=(const self& s)
{
return _node != s._node;
}
bool operator==(const self& s)
{
return _node == s._node;
}
};
//反向迭代器
//反向迭代器需要進行封裝，其實就是復用普通迭代器，然后++和--操作反過來
//普通對象（可讀可寫）：Reverse_iterator<iterator，T&，T*>
//const對象（可讀不可寫）：Reverse_iterator<const_iterator，const T&，const T*>
template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
struct Reverse_iterator
{
typedef Reverse_iterator<Iterator, Ref, Ptr> self;
Iterator _it;
//構(gòu)造
Reverse_iterator(Iterator it)
:_it(it)
{}
self& operator++()
{
_it--;
return *this;
}
self operator++(int)
{
self tmp(*this);
_it--;
return tmp;
}
self& operator--()
{
_it++;
return *this;
}
self operator--(int)
{
self tmp(*this);
_it++;
return tmp;
}
Ref operator*()
{
return *_it;
}
Ptr operator->()
{
return _it;
}
bool operator!=(const self& s)
{
return _it != s._it;
}
bool operator==(const self& s)
{
return _it == s._it;
}
};
}2.完整代碼
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
namespace MyList
{
//節(jié)點設計成結(jié)構(gòu)體,方便訪問
template<typename T>
struct list_node
{
list_node(const T val = T())
:_data(val)
, _next(nullptr)
, _prev(nullptr)
{}
T _data;
list_node<T>* _next;
list_node<T>* _prev;
};
//迭代器
//這里設計模板參數(shù)除了迭代器，還有Ref(引用)和Ptr(指針)
//這樣設計是為了同時生成普通迭代器和const對象的迭代器
//普通對象（可讀可寫）：iterator<T, T&, T*>
//const對象（可讀不可寫）：const_iterator<T, const T&, const T*>
template<typename T, typename Ref, typename Ptr>
struct __list_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self; //要返回迭代器需要返回實例化對象，重命名一下
Node* _node;
__list_iterator(Node* p)
:_node(p)
{}
self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
self operator++(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
self operator--(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
//返回指針可以讓自定義類型自行打印，訪問成員
//->操作符，比較特殊，it->_num轉(zhuǎn)換出來其實是it.operator->()->_num
Ptr operator->()
{
return &(_node->_data);
}
bool operator!=(const self& s)
{
return _node != s._node;
}
bool operator==(const self& s)
{
return _node == s._node;
}
};
//反向迭代器
//反向迭代器需要進行封裝，其實就是復用普通迭代器，然后++和--操作反過來
//普通對象（可讀可寫）：Reverse_iterator<iterator，T&，T*>
//const對象（可讀不可寫）：Reverse_iterator<const_iterator，const T&，const T*>
template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
struct Reverse_iterator
{
typedef Reverse_iterator<Iterator, Ref, Ptr> self;
Iterator _it;
Reverse_iterator(Iterator it)
:_it(it)
{}
self& operator++()
{
_it--;
return *this;
}
self operator++(int)
{
self tmp(*this);
_it--;
return tmp;
}
self& operator--()
{
_it++;
return *this;
}
self operator--(int)
{
self tmp(*this);
_it++;
return tmp;
}
Ref operator*()
{
return *_it;
}
Ptr operator->()
{
return _it;
}
bool operator!=(const self& s)
{
return _it != s._it;
}
bool operator==(const self& s)
{
return _it == s._it;
}
};
template<typename 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;
typedef Reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;
typedef Reverse_iterator< const_iterator, const T&, const T*> reverse_const_iterator;
//迭代器部分
iterator begin()
{
return _head->_next;
}
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin()const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end()const
{
return _head;
}
reverse_iterator rbegin()
{
return (--end());//_head->_prev
}
reverse_iterator rend()
{
return (end());//_head
}
reverse_const_iterator rbegin()const
{
return (--end());//_head->_prev
}
reverse_const_iterator rend()const
{
return (end());//_head
}
/// //
///
private:
//不希望外界調(diào)用，設計成私有
void empty_init()
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
public:
//構(gòu)造、析構(gòu)部分
list()
{
empty_init();
}
list(size_t n, const T& value = T())
{
empty_init();
while (n--)
{
push_back(value);
}
}
//重載給內(nèi)置類型使用,整形默認是int，不寫這個會優(yōu)先匹配list(Iterator first, Iterator last)
list(int n, const T& value = T())
{
empty_init();
while (n--)
{
push_back(value);
}
}
//迭代器區(qū)間初始化
template <class Iterator>
list(Iterator first, Iterator last)
{
empty_init();
while(first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
list(const list<T>& lt)
{
empty_init();
for (auto e : lt)
{
push_back(e);
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
//其它
void swap(list<T> lt)
{
std::swap(_size, lt._size);
std::swap(_head, lt._head);
}
//使用傳之傳參，直接拷貝一份交換操作的底層空間就好
list<T>& operator=(list<T> lt)
{
swap(lt);
return *this;
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
/// /
/
//訪問頭，尾數(shù)據(jù)
T& front()
{
return _head->_next->_data;
}
const T& front()const
{
return _head->_next->_data;
}
T& back()
{
return _head->_prev->_data;
}
const T& back()const
{
return _head->_prev->_data;
}
/// //
///
//增加刪除部分
void push_back(const T& val)
{
insert(end(), val);
}
void push_front(const T& val)
{
insert(begin(), val);
}
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* newnode = new Node(val);
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
cur->_prev = newnode;
newnode->_next = cur;
newnode->_prev = prev;
prev->_next = newnode;
++_size;
return newnode;
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
iterator erase(iterator pos)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
--_size;
return next;
}
//獲取有效數(shù)據(jù)量
size_t size()
{
return _size;
}
private:
Node* _head; //這里存儲衛(wèi)兵節(jié)點，因為底層是雙向循環(huán)鏈表，可以找到頭和尾
size_t _size; //只需要在insert和erase里面加減就可以
};
}以上就是C++中的ilst使用以及模擬實現(xiàn)的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于C++ list使用及實現(xiàn)的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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