C++标准模板库STL——list的使用及其模拟实现

news2024/12/25 12:23:43


1.list的介绍

list的文档介绍

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)

list的基本结构图

2.list的使用

我们这里可以简单看一下文档里面关于list各种构造函数的介绍

2.1list的构造

目前我们只掌握这四种构造函数的使用方法

代码案例

#include<iostream>
#include<list>

using namespace std;

void test_list1()
{
	list<int> lt1;   //1.这里我们构造了一个空的list对象

	list<int> lt2(10, 100);  // 2.这里我们通过用构造了10个100的方式构造了lt2

	//由于list不支持随机访问,所以下面我们需要借助迭代器遍历一下lt2

	cout << "lt2中的元素遍历:" << endl;
	list<int>::iterator it = lt2.begin();
	while (it != lt2.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;

	cout << "lt3拷贝lt2构造后的元素遍历:" << endl;
	list<int> lt3(lt2);
	list<int>::iterator its = lt3.begin();
	while (its != lt3.end())
	{
		cout << *its << " ";
		its++;
	}
	cout << endl;

	list<int> lt4(lt3.begin(), lt3.end());
	cout << "lt4用lt3的迭代器区间构造后的元素遍历:" << endl;
	list<int>::iterator it1 = lt4.begin();
	while (it1 != lt4.end())
	{
		cout << *it1 << " ";
		it1++;
	}
	cout << endl;

}


int main()
{
	test_list1();
	return 0;
}

代码运行结果:

2.2 list 迭代器 iterator 的使用

迭代器分为正向迭代器和反向迭代器,像begin() 和end()返回的是正向迭代器,rbegin()和rend()返回的是反向迭代器,然后这两种迭代器又可以和const进行结合形成上面c++11新加的cbegin()和cend(),crbegin()和crend(),其对应的迭代器名称也要跟着变化,我们可以看一下文档中的这些函数的说明,

注意

iterator T* 可读可写

const_iterator T* 只读

const iterator 这样实现是迭代器本身不能修改

const_iterator  重新定义的一个类型,做到的是本身可以修改,但是指向的内容不能修改

下面我们通过代码举个例子

测试代码:

void test_list2()
{
	//迭代器的使用,我们就简单通过常用的正反向迭代器进行说明,
	//前面加了const的迭代器只需要记得不能修改迭代器所指向的内容

	//1.正向迭代器,我们用简单的遍历list元素来说明
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);    //在list里面插入6个结点
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	lt.push_back(6);

	cout << "正向迭代器的遍历:" << endl;
	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;

	// 2.反向迭代器
	list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
	cout << "反向迭代器的遍历:" << endl;
	while (rit != lt.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	cout << endl;

}

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

2.3 list的容量大小接口的使用

代码测试:

void test_list3()
{
	//empty()接口和size()接口的使用,你会发现跟vector相比没有capacity()
	list<int>  lt;
	cout << "empty():" << lt.empty() << endl;
	cout << "size():" << lt.size() << endl;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	cout << "插入三个元素之后" << endl;
	cout << "empty():" << lt.empty() << endl;
	cout << "size():" << lt.size() << endl;
}

运行结果:

2.4 list访问头尾元素的接口

测试代码:

void test_list4()
{
	//front()接口和 back()接口的测试

	list<int>  lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	cout << "遍历" << endl;
	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	cout << "第一个元素" << endl;
	cout << lt.front() << endl;
	cout << "最后一个元素" << endl;
	cout << lt.back() << endl;
}

测试结果:

这个list底层是一个双向循环链表,所以通过头结点访问到第一个元素和最后一个元素比较简单,但是中间的元素就不支持随机访问了。

2.5 list Modifiers

我们先了解下以下这几个接口的使用方法

//头插
void push_front (const value_type& val);

//头删
void pop_front();

//尾插
void push_back (const value_type& val);


//尾删
void pop_back();


//在pos位置插入元素val
single element (1)	
iterator insert (iterator position, const value_type& val);

//在pos位置插入n个元素val
fill (2)	
    void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);

//在pos位置插入一段迭代器区间的结点
range (3)	
template <class InputIterator>
    void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);

//删除pos位置的结点
iterator erase (iterator position);

//删除一段迭代器区间的结点
iterator erase (iterator first, iterator last);

//交换两个链表,实际上只需要将头结点的指针跟大小size进行交换即可
void swap (list& x);

//将链表数据清空
void clear();


下面带大家来看看我们的使用案例

测试代码:

void test_list5()
{
	list<int> lt;
	//尾插
	for (int i = 0; i < 10; i++)//尾插后的结点值是0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	{
		lt.push_back(i);
	}

	//我们这里使用简单的范围for来进行遍历
	cout << "尾插后链表中的结点值为:" << endl;

	for (auto e : lt)//范围for借助迭代器自动推导e的类型,自动给e赋值,自动往后++
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;


	//头插
	lt.push_front(10);
	lt.push_front(20);    //头插这两个结点后变成:20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	cout << "头插后的链表结点值为:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;


	//头删
	lt.pop_front();
	lt.pop_front();
	lt.pop_front();     //头删之后变成:1 2 3 4 5 6 7 8 9
	cout << "头删之后:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;


	//尾删
	lt.pop_back();
	lt.pop_back();
	lt.pop_back();     //尾删之后变成: 1 2 3 4 5 6
	cout << "尾删之后:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;


	//在pos位置插入一个值为val的结点
	list<int>::iterator it = lt.begin();
	it++;
	lt.insert(it, 20);  //此时变成 1 20 2 3 4 5 6

	cout << "在第2个结点位置插入一个20:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//在pos位置插入n个值为val的结点
	it++;
	++it;
	lt.insert(it, 5, 30);//在第4个结点的位置插入5个30
	cout << "在第4个结点的位置插入5个30后:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//在pos位置插入一段迭代器区间
	list<int> lt2(10, 100);
	lt.insert(it, lt2.begin(), lt2.end());//将lt2的10个值为100的结点从lt的第4个结点插入
	cout << "插入一段迭代器区间之后:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//删除pos位置的结点   这里我们会涉及一个迭代器失效的问题,我们后面再说
	it = lt.erase(it);
	cout << "删除it位置的结点后:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//删除一段迭代器区间的结点
	it = lt.erase(it, lt.end());//我们将it以及之后的结点都删除
	cout << "将it后面位置的结点都删除了" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//交换两个链表
	//我们先看看lt和lt2的两个链表结点的值,然后交换
	cout << "lt:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "lt2:" << endl;
	for (auto e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//交换后
	lt.swap(lt2);
	cout << "交换后:" << endl;
	cout << "lt:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "lt2:" << endl;
	for (auto e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//将链表数据清空
	cout << "将两个链表的数据都清空之后:" << endl;
	lt.clear();
	lt2.clear();
	cout << "lt:" << endl;
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "lt2:" << endl;
	for (auto e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

}

测试结果:

2.6 list的迭代器失效问题

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;
	}
}

运行这段代码之后,因为迭代器失效导致运行失败

所以当我们删除了某个结点之后,迭代器需要重新赋值,而为了解决这个问题,给erase这个函数添加了一个返回值,返回一个迭代器,返回被删除的结点的后一个结点的迭代器这样用it可以接受就可以使得迭代器it再次生效

将代码改正之后:

// 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);
    }
}

这样就没有什么大问题了

3. list 的模拟实现

#pragma once
#include<string>
#include<vector>
#include<iostream>

using namespace std;
namespace mylist 
{
	template<class T>
    //链表的每个结点的结构
	struct list_node 
	{
		T _data;            //存放数据
		list_node<T>* _prev;//指向前一个结点的指针
		list_node<T>* _next;//指向后一个结点的指针

		list_node(const T& val = T())  //构造一个结点对象
			:_data(val)
			, _prev(nullptr)
			, _next(nullptr)
		{ }
	};

	// T T& T*
	// T cosnt T& const T*
	template<class T,class Ref,class Ptr>
	struct __list_iterator                   //list的迭代器结构
	{
		typedef list_node<T> Node;             //结点
		typedef __list_iterator<T,Ref,Ptr> _self; //_self就是一个实例化的迭代器
		Node* _node;                          //结点的指针

		__list_iterator(Node* node)
			:_node(node)
		{

		}

		Ref operator*()                //重载运算符* 通过*能够访问结点里面的数据
		{
			return _node->_data;
		}
        
		Ptr operator->()         //重载-> , 结构体指针访问成员可以用结构体对象->结构体成员
		{
			return &_node->_data;
		}

		_self& operator++()   //重载运算符前置++,返回下一个结点的迭代器
		{
			_node = _node->_next;
			return (*this);
		}

		_self& operator--()  //重载运算符前置--,返回前一个结点的迭代器
		{
			_node = _node->_prev;
			return (*this);
		}

		_self operator++(int)  //重载运算符后置++,返回当前结点的迭代器的拷贝再++
		{
			Node* tmp(_node);
			_node = _node->_next;

			return tmp;
		}

		_self operator--(int) //重载运算符前置--,返回当前一个结点迭代器的拷贝再--
		{
			Node* tmp(_node);
			_node = _node->_prev;

			return tmp;
		}

		bool operator!=(const _self& n)  //重载迭代器的比较运算符!=
		{
			return this->_node != n._node;
		}

		bool operator==(const _self& n)  //重载迭代器的比较运算符==
		{
			return this->_node == n._node;
		}

	};


	template<class 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;


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

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

		iterator end()
		{
			return _head;
		}

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

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

		}

		void swap(list<T>& lt)
		{
			std::swap(_head, lt._head);
			std::swap(_size, lt._size);
		}

		list()
		{
			empty_init();
		}

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

			empty_init();
			for (auto e : lt)
			{
				push_back(e);
			}
		}

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


		list<int>& operator=(list<int>lt)
		{
			swap(lt);
			return *this;
		}

		void push_back(const T& x)
		{
			insert(end(), x);
		}


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

		void pop_back(const T& x)
		{
			erase(--end());
		}


		void pop_front(const T& x)
		{
			erase(begin());
		}

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

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

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

			++_size;
			return iterator(newnode);

		}

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

			delete cur;
			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
			--_size;
			return iterator(next);
		}


		size_t size()
		{
			return _size;
		}


	private:
		Node* _head; //list的头结点
		size_t _size;//list的大小

	};
}

4. list和vector的比较

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,其主要不同如下:

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1038747.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

【Kubernetes】Kubernetes的污点和容忍度

Kubernetes的污点和容忍度 在K8S中&#xff0c;如果Pod能容忍某个节点上的污点&#xff0c;那么Pod就可以调度到该节点。如果不能容忍&#xff0c;那就无法调度到该节点。污点和容忍度就像谈恋爱的小情侣&#xff0c;你情我愿&#xff0c;女生知道男生的缺点&#xff0c;却依然…

【EI会议征稿】第八届能源系统、电气与电力国际学术会议(ESEP 2023)

第八届能源系统、电气与电力国际学术会议&#xff08;ESEP 2023&#xff09; 2023 8th International Conference on Energy System, Electricity and Power 第八届能源系统、电气与电力国际学术会议&#xff08;ESEP 2023&#xff09;定于2023年11月24-26日在中国武汉隆重举…

nacos配置中心的核心概念

书接上一篇https://blog.csdn.net/qq_45451226/article/details/133250390 1.命名空间(用于配置隔离) 默认&#xff1a;public(保留空间)&#xff1b;默认新增的所有配置都在public空间。 开发&#xff0c;测试&#xff0c;生产&#xff1a;利用命名空间来做环境隔离。 在de…

AVL树的模拟实现(c++)

目录 搜索二叉树对于搜索查询来说是非常快的&#xff0c;但是它有着致命的缺陷&#xff0c;如果插入的数据是有序的&#xff0c;那么它的结构就会变成单链表&#xff0c;这对于搜索查询来说是非常不利的&#xff0c;因此为了解决搜索树的缺陷&#xff0c;弥补它的不足&#xff…

opencv实现仿射变换和透射变换

##1&#xff0c; 什么是仿射变换&#xff1f; 代码实现 import numpy as np import cv2 as cv import matplotlib.pyplot as plt#设置字体 from pylab import mpl mpl.rcParams[font.sans-serif] [SimHei]#图像的读取 img cv.imread("lena.png")#仿射变换 row…

loadEnv是vite的工具函数

loadEnv()函数返回一个对象&#xff0c;这个对象就是根据开发模式还是生产环境加载的.env.development文件里的环境变量&#xff0c;有系统自带的也有自己手写的 loadEnv(第1个参数&#xff0c;第2个参数&#xff0c;第3个参数) 注意&#xff1a;第3个参数如果是“”空字符…

一百八十六、大数据离线数仓完整流程——步骤五、在Hive的DWS层建动态分区表并动态加载数据

一、目的 经过6个月的奋斗&#xff0c;项目的离线数仓部分终于可以上线了&#xff0c;因此整理一下离线数仓的整个流程&#xff0c;既是大家提供一个案例经验&#xff0c;也是对自己近半年的工作进行一个总结。 二、数仓实施步骤 &#xff08;五&#xff09;步骤五、在Hive的…

华为孟晚舟:从最惨千金 到最强战士

作者&#xff1a;积溪 简评&#xff1a;华为25号开发布会&#xff0c;有何深意&#xff1f;从最惨千金到最强战士&#xff0c;孟晚舟和华为都回来了 #华为发布会 #孟晚舟 #任正非 #华为 华为发布会 在打谁的脸&#xff1f; 苹果只是前菜 今天才是正餐 两年前的今天 华为…

Vue3最佳实践 第五章 Vue 组件应用 2 ( Emit )

本章带领大家理解组件、props、emits、slots、providers/injects&#xff0c;Vue 插件 等Vue组件使用的基础知识。 第一章 Vue3项目创建 1 Vue CLI 创建vue项目 第一章 Vue3项目创建 2 使用 Webpack 5 搭建 vue项目 第一章 Vue3项目创建 3 Vite 创建 vue项目 第二章 Vue3 基础语…

Latex math equation中如何不斜体

math equation的字母会斜体&#xff0c;只需给不想斜体的字母加上 \text{NPSB}

C/C++鸡尾酒疗法 2023年5月电子学会青少年软件编程(C/C++)等级考试一级真题答案解析

目录 C/C鸡尾酒疗法 一、题目要求 1、编程实现 2、输入输出 二、解题思路 1、案例分析 三、程序代码 四、程序说明 五、运行结果 六、考点分析 C/C鸡尾酒疗法 2020年6月 C/C编程等级考试一级编程题 一、题目要求 1、编程实现 鸡尾酒疗法&#xff0c;原指“高效抗…

分治算法求解:逆序对,Max Sum,棋盘覆盖,a-Good String——中山大学软件工程学院算法第四次实验课 必做+选做题

写英文注释不是要“秀英文”&#xff0c;而是因为鄙人正在准备雅思&#xff0c;顺手练习 逆序对 题目描述 完整代码 #include<iostream> using namespace std; int num[500010]; // input numbers int tmp[500010]; // sequence after merging left and right part lon…

【李沐深度学习笔记】线性回归

课程地址和说明 线性回归p1 本系列文章是我学习李沐老师深度学习系列课程的学习笔记&#xff0c;可能会对李沐老师上课没讲到的进行补充。 线性回归 如何在美国买房&#xff08;经典买房预测问题&#xff09; 一个简化的模型 线性模型 其中&#xff0c; x → [ x 1 , x 2 ,…

如何精细化管理APP用户生命周期,寻找业绩增长点?

在APP精细化运营中&#xff0c;经常会提到用户生命周期&#xff0c;在对APP进行运营的时候&#xff0c;需要明确&#xff0c;自己的APP是处于产品生命周期的哪一个&#xff0c;然后根据这个生命周期的特点&#xff0c;使用最准确的运营方法。 01、为什么要提升用户生命周期价值…

杭州亚运会吉祥物制作,能给城市3D虚拟数字人定制带来什么启发?

继冬奥顶流“冰墩墩”后&#xff0c;吉祥物“江南忆”作为杭州亚运会吉祥物也火爆出圈&#xff01;从北京亚运会的熊猫“盼盼”、到广州亚运会“五羊”再到如今的杭州亚运会吉祥物“宸宸、琮琮、莲莲”&#xff0c;这些吉祥物凭借其形象火爆出圈&#xff0c;能给城市3D虚拟数字…

腾讯mini项目-【指标监控服务重构】2023-08-25

今日已办 traefik proxy jaeger Prometheus prometheus | Prometheus 配置完依然无法实现 web-url的前缀访问【待解决】 Set span storage type : elasticsearch services:elasticsearch:image: elasticsearch:7.17.12container_name: elasticsearchnetworks:- backend # …

String的增删查【C++】

String的增删查【C】 前言string的增删查改构造与析构构造string(const char* str "")赋值构造string(const string& s1) 赋值重载析构函数增reservepush_backappendinsert 删erase 查迭代器流插入流提取流插入流提取 前言 从这里开始可以算是进入了STL的学习中…

火山引擎DataLeap推出两款大模型应用: 对话式检索与开发 打破代码语言屏障

更多技术交流、求职机会&#xff0c;欢迎关注字节跳动数据平台微信公众号&#xff0c;回复【1】进入官方交流群 自上世50年代&#xff0c;以“计算机”作为代表性象征的信息革命开始&#xff0c;社会对于先进生产力的认知便开始逐步更迭——从信息化&#xff08;通常认为是把企…

kafka latest 模式消费偏移丢数据

Flink消费kafka&#xff0c;这种情况会丢数据

Vue.js 2 —组件(Component)化编程

一、模块与组件 模块 1. 理解 : 向外提供特定功能的 js 程序, 一般就是一个 js 文件 2. 为什么 : js 文件很多&#xff0c;很复杂 3. 作用 : 复用 js, 简化 js 的编写, 提高 js 运行效率 组件 组件是 Vue.js 最强大的功能之一。组件可以扩展 HTML 元素&#xff0c;封装…