c++初阶-----STL---list

作者前言

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🎂 作者介绍： 🎂🎂
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🎂作者id：老秦包你会， 🎂
简单介绍：🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂
喜欢学习C语言、C++和python等编程语言，是一位爱分享的博主，有兴趣的小可爱可以来互讨 🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂🎂
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🎂 一个爱分享的小博主欢迎小可爱们前来借鉴🎂

list

**作者前言**
list的介绍
list的简单使用
- reverse
- merge
- unique
- splice
list的模拟实现
- 迭代器的模拟
- - **普通的迭代器**
  - const迭代器
  - 反向迭代器
  - 重载->

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)
在这里插入图片描述

#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 << " ";
	}

在这里插入图片描述

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
在这里插入图片描述

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
在这里插入图片描述
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;
		}
	};

反向迭代器

这里我使用的方法是适配器的方法，套一个外壳，只要传入不同的迭代器就可以实现对应的++、–等功能

// 反向迭代器, 使用适配器的方法
	template<class T, class Ref,class Compart = _list_iterator<T, Ref>>
	class _list_reverse__iterator
	{
	public:
		typedef _list_reverse__iterator<T,Ref> Self;
		_list_reverse__iterator(Compart cp)
			:it(cp)
		{

		}
		Self& operator++()
		{
			it--;

			return *this;
		}
	/*	Self& operator++()const
		{
			it--;

			return *this;
		}*/
		Self operator++(int)
		{
			Compart ne = it;
			it--;
			return ne;
		}
	/*	Self operator++(int)const
		{
			Compart ne = it;
			it--;
			return ne;
		}*/
		Self& operator--()
		{
			it++;
			return it;
		}
	/*	Self& operator--()const
		{
			it++;
			return it;
		}*/
		Self operator--(int)
		{
			Compart ne = *this;
			it++;
			return ne;
		}
		/*Self operator--(int)const
		{
			Compart ne = *this;
			it++;
			return ne;
		}*/
		bool operator!=(const Self& iter)
		{
			return it != iter.it;
		}
		/*bool operator!=(const Self& iter)const
		{
			return it != iter.it;
		}*/
		bool operator==(const Self& iter)
		{
			return it == iter.it;
		}
	/*	bool operator==(const Self& iter)const
		{
			return it == iter.it;
		}*/
		
		Ref& operator*()
		{
			return *it;
		}
		/*Ref& operator*()const
		{
			return *it;
		}*/


	private:
		Compart it;

	};

这里重载了const修饰的this指针的运算符，可以不看，这里的原理就是，只要传入不同的迭代器，然后进行对应的操作，所以说，反向迭代器的实现，就可以解决const反向迭代器的实现了，可以说一举多得

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->()->a
	cout << t->b << endl;//t.operator->()->b
	return 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2
			swap(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 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;
		}
	};
	// 反向迭代器, 使用适配器的方法
	template<class T, class Ref,class Compart = _list_iterator<T, Ref>>
	class _list_reverse__iterator
	{
	public:
		typedef _list_reverse__iterator<T,Ref> Self;
		_list_reverse__iterator(Compart cp)
			:it(cp)
		{

		}
		Self& operator++()
		{
			it--;

			return *this;
		}
	/*	Self& operator++()const
		{
			it--;

			return *this;
		}*/
		Self operator++(int)
		{
			Compart ne = it;
			it--;
			return ne;
		}
	/*	Self operator++(int)const
		{
			Compart ne = it;
			it--;
			return ne;
		}*/
		Self& operator--()
		{
			it++;
			return it;
		}
	/*	Self& operator--()const
		{
			it++;
			return it;
		}*/
		Self operator--(int)
		{
			Compart ne = *this;
			it++;
			return ne;
		}
		/*Self operator--(int)const
		{
			Compart ne = *this;
			it++;
			return ne;
		}*/
		bool operator!=(const Self& iter)
		{
			return it != iter.it;
		}
		/*bool operator!=(const Self& iter)const
		{
			return it != iter.it;
		}*/
		bool operator==(const Self& iter)
		{
			return it == iter.it;
		}
	/*	bool operator==(const Self& iter)const
		{
			return it == iter.it;
		}*/
		
		Ref& operator*()
		{
			return *it;
		}
		/*Ref& operator*()const
		{
			return *it;
		}*/


	private:
		Compart it;

	};
	// 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;
		_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;
		}


	};
	
	//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, T> iterator;
		typedef _list_iterator<T, const T> const_iterator;
		typedef _list_reverse__iterator<T, T,iterator> reverse_iterator;
		typedef _list_reverse__iterator<T, const T,const_iterator> const_reverse_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(const 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2
			swap(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
		}
	
		const_iterator begin() const
		{
			const_iterator it(_head->rigth);
			return it;
		}
		reverse_iterator rbegin()
		{
			return --end();
		}
		const_reverse_iterator rbegin() const
		{
			return --end();
		}
		iterator end()
		{
			//隐式类型转换
			return _head;
		}
		
		const_iterator end() const
		{
			const_iterator it(_head);
			return it;
		}
		reverse_iterator rend()
		{
			//隐式类型转换
			return end();
		}
		const_reverse_iterator rend()const
		{
			//隐式类型转换
			return end();
		}
		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;

	const bit::list<int> lt2(lt);
	bit::list<int>::const_reverse_iterator const_it = lt2.rbegin();

	while (const_it != lt2.rend())
	{

		cout << *const_it << endl;
		
		const_it++;
	}
	//for (auto& e : lt2)
	//{
	//	cout << e << endl;
	//}


	//for (const auto& e : lt)
	//{
	//	cout << e << endl;
	//}


	return 0;
}