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list使用文章 1.1构造函数 析构函数 在定义了一个类模板list时。我们让该类模板包含了一个内部结构体_list_node#xff0c;用于表示链表的节点。该结构体包含了指向前一个节点… 文章目录 1.模拟实现list1.1构造函数1.2迭代器类的实现1.3运算符重载1.4增删查改 1.模拟实现list
list使用文章 1.1构造函数 析构函数 在定义了一个类模板list时。我们让该类模板包含了一个内部结构体_list_node用于表示链表的节点。该结构体包含了指向前一个节点和后一个节点的指针以及节点的值。在list中保存了链表的头节点指针和链表长度大小。
namespace my_list
{ //用类模板定义一个list结点templateclass Tstruct _list_node{//list结点的构造函数T()作为缺省值当未转参时调用_list_node(const T val T()):_next(nullptr), _prev(nullptr), _val(val){}//list_node的成员函数list为带头双向循环链表_list_node* _prev;_list_node* _next;T _val;};//用类模拟实现listtemplateclass Tclass list{private:typedef _list_nodeT Node;public://list的构造函数初始化头节点指针list(){_head new Node;_head-_prev _head;_head-_next _head;_size 0;}//析构函数~list(){iterator it begin();while (it ! end()){it erase(it);}_size 0;delete _head;_head nullptr;}private://成员函数为list的头节点指针,和链表长度Node* _head;size_t _size;};
} 1.2迭代器类的实现 因为list的底层实现和之前的vector和string不同vector和string是数组和顺序表而list底层是链表。而对于数组和顺序表我们可以直接使用指针来实现其迭代器但是对于list类型就无法使用指针来实现它的迭代器因为迭代器无法访问到他的下一个节点。所以我们这里建立一个迭代器的结构体用来封装node指针来实现list的专属迭代器 这段代码定义了一个名为__list_iterator的迭代器结构体用于遍历链表。该结构体模板有三个模板参数T表示链表中节点的数据类型Ref表示引用类型TPtr表示指针类型 T* _node指向链表节点的指针。构造函数__list_iterator(Node* node)用于初始化迭代器对象将指针node赋值给_node。通过_node就可以实现各种操作符重载。 定义了一个迭代器结构体用于在链表中进行遍历和操作。通过重载运算符可以使用迭代器对象像指针一样访问链表中的元素。
//使用类进行封装Node*来实现list的专属迭代器
//list迭代器和一些内置类型迭代器不一样无法准确访问到下一个位置
//typedef __list_iteratorT, T iterator;
//typedef __list_iteratorT, const T iterator;
templateclass T, class Ref, class Ptr
struct __list_iterator
{typedef _list_nodeT Node;typedef __list_iteratorT, Ref, Ptr self;Node* _node;//迭代器的构造函数__list_iterator(Node* node):_node(node){}//重载*Ref operator*(){return _node-_val;}//重载-Ptr operator-(){return _node-_val;}//重载前置self operator(){_node _node-_next;return *this;}//重载后置self operator(int){__list_iteratorT tmp(*this);_node _node-_next;return tmp;}//重载前置--self operator--(){_node _node-_prev;return *this;}//重载后置--self operator--(int){self tmp(*this);_node _node-_prev;return tmp;}//重载!bool operator!(const self it) const{return _node ! it._node;}//重载bool operator(const self it) const{return _node it._node;}
};通过建立一个新的结构体来重载迭代器我们即可实现list专属迭代器对其链表进行、- -等操作。
typedef __list_iteratorT, T, T* iterator;
typedef __list_iteratorT, const T, const T* const_iterator;//list迭代器实现
iterator begin()
{//隐式类型转换内置类型转换为自定义类型实现迭代器功能//return _head-_next;return iterator(_head-_next);
}iterator end()
{//return _head;return iterator(_head);
}const_iterator begin() const
{//return _head-_next;return const_iterator(_head-_next);
}const_iterator end() const
{//return _head;return const_iterator(_head);
}1.3运算符重载 迭代器的运算符重载在上面的代码中已经都基本实现了。 赋值运算符重载函数operator首先创建了一个临时的链表对象lt并将传入的链表对象的副本赋值给lt。然后调用swap函数将当前链表对象和临时链表对象进行交换。这样做的原因是为了实现异常安全的赋值操作。通过将传入的链表对象的副本赋值给临时链表对象可以确保在交换过程中不会影响到传入的链表对象。 最后返回当前链表对象的引用。 通过这样的实现逻辑可以实现链表对象之间的赋值操作并且保证在异常发生时不会破坏数据的完整性。
//交换
void swap(listT lt)
{std::swap(_head, lt._head);std::swap(_size, lt._size);
}//赋值运算符重载
listT operator(listT lt)//list operator(list lt)
{swap(lt);return *this;
}1.4增删查改
push_back 和带头双向循环链表的尾插一样。首先创建一个新的链表节点newnode节点的值为传入的参数x。然后获取到链表的尾指针tail即头节点的前一个节点。 接着将新节点newnode插入到链表的尾部。首先将新节点的前驱指针指向尾节点tail将尾节点的后继指针指向新节点。这样就将新节点连接到了链表的尾部。 然后将新节点的后继指针指向头节点将头节点的前驱指针指向新节点。这样就将新节点连接到了链表的头部。
//尾插
void push_back(const T x)
{//创建一个新的链表结点且获取到链表的尾指针Node* newnode new Node(x);Node* tail _head-_prev;//连接尾结点newnode-_prev tail;tail-_next newnode;//连接头节点_head-_prev newnode;newnode-_next _head;_size;
}insert 和上面的逻辑类似。
//在pos位置之前插入
iterator insert(iterator pos, const T x)
{Node* cur pos._node;Node* prev cur-_prev;Node* newnode new Node(x);prev-_next newnode;newnode-_next cur;cur-_prev newnode;newnode-_prev prev;_size;return newnode;
}erase 首先通过断言判断传入的迭代器pos不等于链表的末尾迭代器。如果等于末尾迭代器表示要删除的节点不存在会导致错误。然后根据传入的迭代器pos获取到要删除的节点cur以及其前驱节点prev和后继节点next。 接着将前驱节点的后继指针指向后继节点将后继节点的前驱指针指向前驱节点。这样就将要删除的节点从链表中断开。然后释放要删除的节点的内存。还要将链表的大小减1。 为了避免迭代器失效返回下一个节点的指针作为新的迭代器。这样可以保证在删除节点后仍然可以使用返回的迭代器进行遍历和操作。
//删除
iterator erase(iterator pos)
{assert(pos ! end());Node* cur pos._node;Node* prev cur-_prev;Node* next cur-_next;prev-_next next;next-_prev prev;delete cur;--_size;//为了避免迭代器失效返回下一个结点指针return next;
}完整实现
#pragma once#includeassert.hnamespace my_list
{ //用类模板定义一个list结点templateclass Tstruct _list_node{//list结点的构造函数T()作为缺省值当未转参时调用_list_node(const T val T()):_next(nullptr), _prev(nullptr), _val(val){}//list_node的成员函数list为带头双向循环链表_list_node* _prev;_list_node* _next;T _val;};//使用类进行封装Node*来实现list的专属迭代器//list迭代器和一些内置类型迭代器不一样无法准确访问到下一个位置//typedef __list_iteratorT, T iterator;//typedef __list_iteratorT, const T iterator;templateclass T, class Ref, class Ptrstruct __list_iterator{typedef _list_nodeT Node;typedef __list_iteratorT, Ref, Ptr self;Node* _node;//迭代器的构造函数__list_iterator(Node* node):_node(node){}//重载*Ref operator*(){return _node-_val;}//重载-Ptr operator-(){return _node-_val;}//重载前置self operator(){_node _node-_next;return *this;}//重载后置self operator(int){__list_iteratorT tmp(*this);_node _node-_next;return tmp;}//重载前置--self operator--(){_node _node-_prev;return *this;}//重载后置--self operator--(int){self tmp(*this);_node _node-_prev;return tmp;}//重载!bool operator!(const self it) const{return _node ! it._node;}//重载bool operator(const self it) const{return _node it._node;}};//实现const类型迭代器/*templateclass Tstruct __list_const_iterator{typedef list_nodeT Node;Node* _node;__list_const_iterator(Node* node):_node(node){}const T operator*(){return _node-_val;}__list_const_iteratorT operator(){_node _node-_next;return *this;}__list_const_iteratorT operator(int){__list_const_iteratorT tmp(*this);_node _node-_next;return tmp;}bool operator!(const __list_const_iteratorT it){return _node ! it._node;}bool operator(const __list_const_iteratorT it){return _node it._node;}};*///用类模拟实现listtemplateclass Tclass list{private:typedef _list_nodeT Node;public:typedef __list_iteratorT, T, T* iterator;typedef __list_iteratorT, const T, const T* const_iterator;//list迭代器实现iterator begin(){//隐式类型转换内置类型转换为自定义类型实现迭代器功能//return _head-_next;return iterator(_head-_next);}iterator end(){//return _head;return iterator(_head);}const_iterator begin() const{//return _head-_next;return const_iterator(_head-_next);}const_iterator end() const{//return _head;return const_iterator(_head);}//初始化void empty_init(){_head new Node;_head-_prev _head;_head-_next _head;_size 0;}//list的构造函数初始化头节点指针list(){empty_init();}//拷贝构造list(const listT lt)//list(const list lt){empty_init();for (auto e : lt){push_back(e);}}//交换void swap(listT lt){std::swap(_head, lt._head);std::swap(_size, lt._size);}//赋值运算符重载listT operator(listT lt)//list operator(list lt){swap(lt);return *this;}//析构函数~list(){clear();delete _head;_head nullptr;}//清理void clear(){iterator it begin();while (it ! end()){it erase(it);}_size 0;}//尾插void push_back(const T x){//创建一个新的链表结点且获取到链表的尾指针Node* newnode new Node(x);Node* tail _head-_prev;//连接尾结点newnode-_prev tail;tail-_next newnode;//连接头节点_head-_prev newnode;newnode-_next _head;_size;//insert(end(), x);}//头插void push_front(const T x){insert(begin(), x);}//尾删void pop_back(){erase(--end());}//头删void pop_front(){erase(begin());}//在pos位置之前插入iterator insert(iterator pos, const T x){Node* cur pos._node;Node* prev cur-_prev;Node* newnode new Node(x);prev-_next newnode;newnode-_next cur;cur-_prev newnode;newnode-_prev prev;_size;return newnode;}//删除iterator erase(iterator pos){assert(pos ! end());Node* cur pos._node;Node* prev cur-_prev;Node* next cur-_next;prev-_next next;next-_prev prev;delete cur;--_size;//为了避免迭代器失效返回下一个结点指针return next;}//返回sizesize_t size(){/*size_t sz 0;iterator it begin();while (it ! end()){sz;it;}return sz;*/return _size;}private://成员函数为list的头节点指针,和链表长度Node* _head;size_t _size;};//打印函数void print(const listint lt){listint::const_iterator it lt.begin();while (it ! lt.end()){// (*it) 1;cout *it ;it;}cout endl;}
}测试代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#includeiostream
#includelist
using namespace std;#includelist.hvoid test_list1()
{//listint lt;//lt.push_back(1);//lt.push_back(2);//lt.push_back(3);//lt.push_back(4);//for (auto e : lt)//{// cout e ;//}//cout endl;my_list::listint lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);my_list::listint::iterator it lt.begin();while (it ! lt.end()){cout *it ;it;}cout endl;auto itt lt.begin();while (itt ! lt.end()){(*itt);itt;}for (auto e: lt){cout e ;}cout endl;
}struct A
{A(int a1 0, int a2 0):_a1(a1), _a2(a2){}int _a1;int _a2;
};void test_list2()
{my_list::listA lt;lt.push_back(A(1, 1));lt.push_back(A(2, 2));lt.push_back(A(3, 3));lt.push_back(A(4, 4));auto it lt.begin();while (it ! lt.end()){//cout *(it)._a1 *(it)._a2 endl;cout it-_a1 it-_a2 endl;it;}cout endl;
}void test_list3()
{my_list::listint lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);for (auto e : lt){cout e ;}cout endl;lt.push_front(5);lt.push_front(6);print(lt);lt.pop_front();lt.pop_back();print(lt);lt.clear();lt.push_back(10);lt.push_back(20);lt.push_back(30);lt.push_back(40);print(lt);cout lt.size() endl;}int main()
{//test_list1();//test_list2();test_list3();return 0;
}
