c++初阶-----STL---list

作者前言

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list的介绍

list页面
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)

#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{list<int> lt;lt.push_back(10);lt.push_back(11);lt.push_back(12);lt.push_back(13);lt.push_back(14);lt.push_back(15);list<int>::iterator it = lt.begin();while (it != lt.end()){cout << *it;it++;}cout << endl;for (auto& e:lt){cout << e;}return  0;
}

前面我们知道，string和vector的遍历方式有迭代器，下标和 地址
但是在list中没有下标，通过地址去访问困难，只能通过迭代器去访问，这个时候就会很方便，不用再和之前的C语言那样，获取到对应的地址进行方位，我们只需获取到对应的迭代器就可以快速，迭代器的优势也慢慢的体现出来了

list的简单使用

经过前面的string和vector我们可以使用一些简单 的成员函数，begin、end等相关的成员函数，我这里不详细的去介绍了，下面我简单的介绍一些不经常讲过的，

reverse

需要注意的是这个名称，在string和vector中是reserve（）成员函数，是一个进行空间扩大的函数，这两者是不一样的，而reverse是list中特有的成员函数
进行翻转，把元素从头到尾进行翻转

	list<int> lt;lt.push_back(10);lt.push_back(11);lt.push_back(12);lt.push_back(13);lt.push_back(14);lt.push_back(15);list<int>::iterator it = lt.begin();while (it != lt.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;lt.reverse();for (auto& e:lt){cout << e << " ";}

merge

合并列表
该算法将一个有序list容器加入另一个有序list容器中，且两个list容器必须都为逆序或顺序

unique

去重
前提条件就是： 相同的元素要站在一堆，最好的方式就是有序

splice

连接
把一个list容器的一些内容或者整个连接到另外一个list容器上面去，右边的list容器就变空了

list的模拟实现

前面我们实现过单链表和双向链表,这次我们模拟实现list和前面的类似
节点的类以及list的类,有两个
我们可以写一个命名空间里面进行
下面我们以这个图为例子

所以我们要创建一个节点类， list里面是一个链表，
节点类：

	//节点类template<class T>struct ListNode{public:ListNode<T>* left;ListNode<T>* rigth;T val;ListNode(const T& num = T()):left(nullptr),rigth(nullptr),val(num){}bool operator==(const ListNode<T> n){return this == &n;}};

跟我们刚开始 的C语言的节点写法一样，

迭代器的模拟

普通的迭代器

//迭代器template<class T>class _list_iterator{public:typedef ListNode<T> Node;typedef _list_iterator<T> Self;Node* node;_list_iterator(ListNode<T>* n)//需要注意的是这里尽量不要用引用:node(n){}_list_iterator(const Self& n):node(n.node){}Self& operator++()//前置++{node = node->rigth;return *this;}Self operator++(int)//后置++{Self newnode(*this);node = node->rigth;return newnode;}Self& operator--()//前置--{node = node->left;return *this;}Self operator--(int)//后置--{Self newnode(*this);node = node->left;return newnode;}T& operator*(){return this->node->val;}bool operator!=(const Self& n){return !(*this == n);}bool operator==(const Self& n){return node == n.node;}};

在迭代器类的那里，我们不能使用地址来typedef，因为地址不连续，所以需要写一个迭代器类，迭代器类里面要进行运算符重载，必须重载* 、 ！= 、前后置++和–， 这里的迭代器只是一个普通的迭代器，如果要实现一个const迭代器就需要另外写法

const迭代器

我们明白const迭代器防止的是指向的内容不能修改，不是迭代器本身不能修改，所以不能在普通迭代器使用const关键字修饰

// const 迭代器template<typename T>class _list_const_iterator{public:typedef ListNode<T> Node;typedef _list_const_iterator const_self;typedef const_self  Self;Node const* node;//这里可以不添加const修饰_list_const_iterator( const Node* n):node(n){}Self& operator++() //前置++{node = node->rigth;return *this;}Self operator++(int) //后置++{Self newnode(*this);node = node->rigth;return newnode;}Self& operator--()//前置--{node = node->left;return *this;}Self operator--(int)//后置--{Self newnode(*this);node = node->left;return newnode;}const T& operator*() const{return this->node->val;}bool operator!=(const Self& n) const{return !(*this == n);}bool operator==(const Self& n) const{return node == n.node;}};

这是和普通类相似很多的写法，唯一不同的就是operator那里返回值不同，但是这种写法冗余了，图中的很多函数都加了const修饰this,让起不能修改this的成员,需要注意的就是使用const修饰this, 要知道this的成员是否要修改,根据情况来定,
我们要清楚: const迭代器有两个作用一个是迭代器本身可以修改,一个是其指向的内容不能被修改,如果简单理解为 const iterator就是const迭代器,是错误的,因为这样写只能说明 该值不能被修改,违背了const迭代器的第一个作用.
方法2:
在普通迭代器上再增加一个类型,用来控制operator的返回值

template<class T, class Ref>class _list_iterator{public:typedef ListNode<T> Node;typedef _list_iterator<T,Ref> Self;Node* node;_list_iterator(ListNode<T>* n):node(n){}_list_iterator(const Self& n):node(n.node){}Self& operator++()//前置++{node = node->rigth;return *this;}Self operator++(int)//后置++{Self newnode(*this);node = node->rigth;return newnode;}Self& operator--()//前置--{node = node->left;return *this;}Self operator--(int)//后置--{Self newnode(*this);node = node->left;return newnode;}Ref& operator*(){return this->node->val;}bool operator!=(const Self& n){return !(*this == n);}bool operator==(const Self& n){return node == n.node;}};

重载->

这里有一个好玩的点

#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
namespace bit
{class AA{public:int a = 10;int b = 20;};template<class T>class BB{public:T* operator->(){return &(this->t);}private:T t;};
}
int main()
{bit::BB<bit::AA> t;cout << t->a << endl;// t.operator->()->acout << t->b << endl;//t.operator->()->breturn 0;
}

需要注意的是这里这里c++会省略一个**->**,增加了可读性,这里本来有两个->,省略了一个,由此可见,我们如果要重载一个->就要注意了

list类：

//迭代器template<class T>class _list_iterator{public:typedef ListNode<T> Node;typedef _list_iterator<T> Self;Node* node;_list_iterator(ListNode<T>*& n):node(n){}_list_iterator(const Self& n):node(n.node){}Self& operator++()//前置++{node = node->rigth;return *this;}Self operator++(int)//后置++{Self newnode(*this);node = node->rigth;return newnode;}Self& operator--()//前置--{node = node->left;return *this;}Self operator--(int)//后置--{Self newnode(*this);node = node->left;return newnode;}T& operator*(){return this->node->val;}bool operator!=(const Self& n){return !(*this == n);}bool operator==(const Self& n){return node == n.node;}};//记得我们模拟实现的list要有哨兵位template<class T>class list{public:typedef ListNode<T> Node;typedef _list_iterator<T> iterator;list()//初始化,创建哨兵位{_head = new Node();_head->left = _head;_head->rigth = _head;}~list(){clear();delete this->_head;cout << "析构完毕" << endl;}list(list<T>& n){//浅拷贝(容易野指针)//this->_head = n._head;_head = new Node();_head->left = _head;_head->rigth = _head;for ( const auto& e : n){push_back(e);}}void swap(list<T>& n){Node* swapelem = this->_head;this->_head = n._head;n._head = swapelem;}list<T>& operator=(list<T> n){////方法1//if (this != &n)//{//	clear();//	for (const auto& e : n)//	{//		push_back(e);//	}//}//方法2swap(n);return *this;}void clear(){iterator it = begin();while (it != end()){pop_front();it = begin();}}void push_back(const T& num){//方法1/*Node* nextnode = new Node(num);_head->left->rigth = nextnode;_head->left = nextnode;nextnode->rigth = _head;*///方法二inset(end(), num);}iterator begin(){iterator it(_head->rigth);return it;// return _head->rigth 隐式类型转换}iterator end(){//隐式类型转换return _head;}iterator inset(iterator pos, const T& num){Node* cur = pos.node;//记得当前位置Node* prev = cur->left;//上一个Node* newnode = new Node(num);newnode->rigth = cur;cur->left = newnode;newnode->left = prev;prev->rigth = newnode;return newnode;}void push_front(const T& num){inset(begin(), num);}iterator erase(iterator pos){assert(pos != end());Node* prev = (pos.node)->left;Node* next = (pos.node)->rigth;prev->rigth = next;next->left = prev;delete pos.node;return next;}void pop_back(){erase(--end());}void pop_front(){erase(begin());}private:Node* _head;};

我们需要注意的就是迭代器和list 的初始化，
总代码代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<istream>
#include<list>
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace bit 
{//节点类template<class T>struct ListNode{public:ListNode<T>* left;ListNode<T>* rigth;T val;ListNode(const T& num = T()):left(nullptr),rigth(nullptr),val(num){}bool operator==(const ListNode<T> n){return this == &n;}};//迭代器template<class T>class _list_iterator{public:typedef ListNode<T> Node;typedef _list_iterator<T> Self;Node* node;_list_iterator(ListNode<T>*& n):node(n){}_list_iterator(const Self& n):node(n.node){}Self& operator++()//前置++{node = node->rigth;return *this;}Self operator++(int)//后置++{Self newnode(*this);node = node->rigth;return newnode;}Self& operator--()//前置--{node = node->left;return *this;}Self operator--(int)//后置--{Self newnode(*this);node = node->left;return newnode;}T& operator*(){return this->node->val;}bool operator!=(const Self& n){return !(*this == n);}bool operator==(const Self& n){return node == n.node;}};//记得我们模拟实现的list要有哨兵位template<class T>class list{public:typedef ListNode<T> Node;typedef _list_iterator<T> iterator;list()//初始化,创建哨兵位{_head = new Node();_head->left = _head;_head->rigth = _head;}~list(){clear();delete this->_head;cout << "析构完毕" << endl;}list(list<T>& n)//因为没有写const迭代器,不能传入const类型的{//浅拷贝(容易野指针)//this->_head = n._head;_head = new Node();_head->left = _head;_head->rigth = _head;for ( const auto& e : n){push_back(e);}}void swap(list<T>& n){Node* swapelem = this->_head;this->_head = n._head;n._head = swapelem;}list<T>& operator=(list<T> n){////方法1//if (this != &n)//{//	clear();//	for (const auto& e : n)//	{//		push_back(e);//	}//}//方法2swap(n);return *this;}void clear(){iterator it = begin();while (it != end()){pop_front();it = begin();}}void push_back(const T& num){//方法1/*Node* nextnode = new Node(num);_head->left->rigth = nextnode;_head->left = nextnode;nextnode->rigth = _head;*///方法二inset(end(), num);}iterator begin(){iterator it(_head->rigth);return it;// return _head->rigth 隐式类型转换}iterator end(){//隐式类型转换return _head;}iterator inset(iterator pos, const T& num){Node* cur = pos.node;//记得当前位置Node* prev = cur->left;//上一个Node* newnode = new Node(num);newnode->rigth = cur;cur->left = newnode;newnode->left = prev;prev->rigth = newnode;return newnode;}void push_front(const T& num){inset(begin(), num);}iterator erase(iterator pos){assert(pos != end());Node* prev = (pos.node)->left;Node* next = (pos.node)->rigth;prev->rigth = next;next->left = prev;delete pos.node;return next;}void pop_back(){erase(--end());}void pop_front(){erase(begin());}private:Node* _head;};};
int main()
{bit::list<int> lt1;lt1.push_back(222);bit::list<int> lt;lt = lt1;lt.push_front(10);lt.push_front(12);lt.push_front(13);lt.push_front(14);lt.push_front(15);lt.push_front(16);lt.pop_back();lt.pop_front();//bit::list<int>::iterator it = lt.begin();//lt.erase(it);//lt.clear();//it = lt.begin();////while (it != lt.end())//{//	//	cout << *it << endl;//	it++;//}//it--;//cout << *it-- << endl;for (const auto& e : lt){cout << e << endl;}return 0;
}

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