C++之STL-list+模拟实现

目录

一、list的介绍和基本使用的方法

1.1 list的介绍

1.2 list的基本使用方法

1.2.1  构造方法

 1.2.2 迭代器

1.2.3 容量相关的接口

1.2.4 增删查改的相关接口

1.3 关于list迭代器失效的问题

二、模拟实现list

2.1 节点类

2.2 迭代器类

2.3 主类list类

2.3.1 成员变量的建立

 2.3.2 迭代器的建立和相关接口的实现

2.3.3 增删查改以及容量接口的实现

1.size()

 2.empty()

3.insert()

4.push_back()

5.pop_back()

6.erase()

7.clear()

8.swap()

2.3.4 构造函数和析构函数


一、list的介绍和基本使用的方法

1.1 list的介绍

同样的给大家上图。

  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;(简单来说就是不支持随机访问)。

1.2 list的基本使用方法

1.2.1  构造方法

常用的构造方法主要是以下4种:

  1. list (size_type n, const value_type& val = value_type())   
    构造的list中包含n个值为val的元素
    list<int> st(10,1);
  2. list()
    构造空的list
    list<int>  st;
  3. list (const list& x)
    拷贝构造函数
    list<int>  l1(10,1);
    list<int>  l2(l1);
  4. list (InputIterator first, InputIterator last)
    用[first, last)区间中的元素构造list,即使用迭代器进行构造
    list<int>  l1(10,1);
    list<int>  l2(l1.begin(),l1.end());

 1.2.2 迭代器

       对于list的迭代器,我们可以暂且认为其是指向list中某个节点的指针,等到模拟实现的时候再给大家详细介绍。这里大概给大家画一下begin()和end()的指向。

1.2.3 容量相关的接口

  1. empty()
    检测list是否为空,是返回true,否则返回false
  2. size()
    返回list中有效节点的个数

1.2.4 增删查改的相关接口

  1. push_front()

    在list首元素前插入值为val的元素
  2.  pop_front()

    删除list中第一个元素

  3. push_back()
    在list尾部插入值为val的元素
  4. pop_back()
    删除list中最后一个元素
  5. insert()
    在list position 位置中插入值为val的元素
  6. erase()
    删除list position位置的元素
  7. swap()
    交换两个list中的元素
  8. clear()
    清空list中的有效元素

1.3 关于list迭代器失效的问题

       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。
 

二、模拟实现list

2.1 节点类

       这里采取的是带头双向列表,如果你不是很了解的话可以参考一下http://t.csdnimg.cn/uSKci
我的这篇文章。

       话不多说,上代码。

template<class T>struct ListNode{ListNode(const T& val = T()):_pPre(nullptr),_pNext(nullptr),_val(val){}ListNode<T>* _pPre;ListNode<T>* _pNext;T _val;};

       由于不知道模板参数,所以我们的默认初始化不能定死,而是采用了一个匿名对象,原本内置类型是没有类似于 T() 这种构造方式的,但是为了方便我们类的定义,祖师爷们特意进行了添加。

2.2 迭代器类

        当大家看到这个标题的时候就可能会疑惑了,为什么要重新定义一个迭代器类呢,为什么不像vector一样,直接对节点重命名不久好了吗?这确实是一个值得我们探讨的问题,要回答这个问题,我们还是要回到迭代器的本质,我在上节就有提到过:

       迭代器提供了一种统一的访问数据结构(如容器、数组、集合等)元素的方式,使得我们能够以统一的接口遍历和操作数据结构中的元素,而不必关心底层数据结构的实现细节。

       如果要满足这个需求,简单的重命名可不好使呀,首先就是范围for你无法支持,vector可以是因为其在内存中是连续的,其++和--都不需要进行重载,而list就不行,因为list所存储数据的内存是不连续的,你要是用老一套的方法肯定是不行的,所以我们才需要将list的迭代器单独封装起来,这恰恰就体现了C++中面向对象的思想。
       解决这个问题之后,我们又迎来了新的问题,const 迭代器我们该怎么实现呢?这时你肯定会说直加个const不就行了吗,答案是显而易见的,肯定不行,不然我就不会问了。那么为什么呢,那是因为这个迭代器是我们封装实现的,我们在list类中直接加const的话,相当于是对我们做的迭代器实例化出来的对象加了个const,那就是对我们所封装的节点加了个const,但节点是指针啊,要清楚,并不是指针不能动(不然范围for又死了),而是所指向的数据域不能改变,那我们应该怎么办呢?这里就需要好好的使用我们的模板了,看我的解决方案。    

 template<class T, class Ref, class Ptr>class ListIterator{typedef ListNode<T>* PNode;typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;public:ListIterator(PNode pNode = nullptr):_pNode(pNode){}ListIterator(const Self& l):_pNode(l._pNode){}Ref operator*(){return _pNode->_val;}Ptr operator->(){return &_pNode->_val;}Self& operator++(){_pNode = _pNode->_pNext;return *this;}Self operator++(int){Self tmp(*this);_pNode = _pNode->_pNext;return tmp;}Self& operator--(){_pNode = _pNode->_pPre;return *this;}Self operator--(int){Self tmp(*this);_pNode = _pNode->pPre;return tmp;}bool operator!=(const Self& l){return _pNode != l._pNode;}bool operator==(const Self& l){return _pNode == l._pNode;}PNode _pNode;};

       可以看的我的模板有三个参数template<class T, class Ref, class Ptr> 那这玩意有什么用呢,这后面两个参数主要作用于该类有返回节点数据域的成员函数,const对象和非const对象最大的区别就是一个内容无法被修改一个不受限制,而我们通过对节点的封装,使得外界通过迭代器访问我们数据域时,就一定会访问我们返回节点数据域的重载函数,而这样恰恰给我们模板提供了机会,我们可以根据模板传参去重载我们的返回值,这样也就实现了我们const迭代器的建立。但是这不是最妙的地方,因为要实现这个要求我们也可以复制粘贴改一下条件多写一个类就可以了,可当我们使用了模板之后,你会发现这部分工作就交给编译器去做了,实现了我们的代码复用,这就是泛型编程的好处。

2.3 主类list类

2.3.1 成员变量的建立

       这里我们主要的成员变量就是我们的哨兵位节点和我们有效节点size,为了方便初始化,我还加了一个专门初始化头节点的成员函数。

        private:void CreateHead(){_pHead = new Node();_pHead->_pNext = _pHead;_pHead->_pPre = _pHead;_size = 0;}PNode _pHead;size_t _size;

 2.3.2 迭代器的建立和相关接口的实现

有关迭代器的主要内容已经在刚刚讲的差不多了,这里我就不在过多的讲解了,直接上代码。

 public:typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;iterator begin(){return _pHead->_pNext;}iterator end(){return _pHead;}const_iterator begin() const{return _pHead->_pNext;}const_iterator end() const{return _pHead;}

2.3.3 增删查改以及容量接口的实现

       这里接口的实现和我们双向链表以及vector的实现方式很像,我这里就不啰嗦了,有问题可以参考http://t.csdnimg.cn/uSKci和http://t.csdnimg.cn/N3bhY或者私信问我也是可以的哦。

1.size()
        size_t size()const{return _size;}
 2.empty()
        bool empty()const{return _size == 0;}
3.insert()
iterator insert(iterator pos, const T& val){PNode tmp = new Node(val);PNode cur = pos._pNode;PNode pre = pos._pNode->_pPre;tmp->_pNext = cur;tmp->_pPre = pre;pre->_pNext = tmp;cur->_pPre = tmp;_size++;return tmp;}
4.push_back()
        void push_back(const T& val) { insert(end(), val); }
5.pop_back()
        void pop_back(){ erase(--end()); }
6.erase()
        iterator erase(iterator pos){PNode Next = pos._pNode->_pNext;PNode pre = pos._pNode->_pPre;pre->_pNext = Next;Next->_pPre = pre;_size--;return Next;}
7.clear()
void clear(){iterator it = begin();while (it != end()){it = erase(it);}}
8.swap()
        void swap(list<T>& l){std::swap(_pHead, l._pHead);std::swap(_size, l._size);}

2.3.4 构造函数和析构函数

废话不多说,直接开造!

list(){CreateHead();}list(int n, const T& value = T()){CreateHead();while (n--){push_back(value);}}template <class Iterator>list(Iterator first, Iterator last){CreateHead();while (first != last){push_back(*first);first++;}}list(const list<T>& l){CreateHead();for (auto ch : l){push_back(ch);}}list<T>& operator=(list<T> l) {CreateHead();swap(l);return *this;}~list(){clear();delete _pHead;_pHead = nullptr;_size = 0;}

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.hqwc.cn/news/651487.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系编程知识网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

JAVA12

JAVA12 1 概述2 语法层次的变化1_swich表达式(预览) 3 API层次的变化1_支持数字压缩格式化2_String新方法3_Files新增mismatch方法 4 关于GC方面的新特性1_Shenandoah GC&#xff1a;低停顿时间的GC&#xff08;预览&#xff09;2_可中断的 G1 Mixed GC3_ 增强G1 5 其他新特性简…

Git如何配合Github使用

1.安装Git https://git-scm.com/ ##2.配置 Git 安装完成后&#xff0c;你需要设置 Git 的用户名和邮箱地址&#xff0c;这样在提交代码时就能知道是谁提交的。你可以在命令行中输入以下命令来配置&#xff1a; git config --global user.name "Your Name" git con…

Orange3数据可视化(箱线图-离散属性分布)

箱线图(Box Plot) 又称为盒须图、盒式图、盒状图或箱线图&#xff0c;是一种用作显示一组数据分散情况资料的统计图。因图形如箱子&#xff0c;且在上下四分位数之外常有线条像胡须延伸出去而得名 箱线图可以显示属性值的分布,快速发现异常,例如重复的值,离群值等,挖掘数据的…

http基础了解

超文本传输协议&#xff08;HTTP&#xff09;是一个用于传输超媒体文档&#xff08;例如 HTML&#xff09;的应用层协议。它是为 Web 浏览器与 Web 服务器之间的通信而设计的&#xff0c;但也可以用于其他目的。HTTP 遵循经典的客户端—服务端模型&#xff0c;客户端打开一个连…

Git学习路线

1.看书 把这本书看懂就可以了&#xff1b;这个是比较专业的一本书&#xff1b;比较系统&#xff1b;没有书的可以私信我 2.理解Git多个分区和多个分支 多个分区包括&#xff1a;工作区、暂存区、本地仓、本地的远端仓信息、远端仓 多个分区的状态 分支及其变化 3.记住常用命令…

原生js实现一个简化版的h函数

原生js实现一个简化版的h函数 <!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head><meta charset"UTF-8"><meta name"viewport" content"widthdevice-width, initial-scale1.0"><title>Document</title&…

Ubuntu系统下挂载共享文件夹的操作

在未打开Ubuntu时点虚拟机设置&#xff0c;点击共享文件夹总是启用 随后启动Ubuntu&#xff0c;打开终端界面&#xff0c;在~当前用户目录下操作 随后进入hgfs文件夹&#xff0c;当未挂载共享目录时&#xff0c;ls无法查看到共享目录&#xff08;此处我以挂载&#xff09; …

语义分割——PartNet大规模三维对象数据集

PartNet&#xff1a;一个大规模、细粒度、实例级和分层注释的三维对象数据集 介绍 随着计算机视觉和三维数据处理技术的飞速发展&#xff0c;对大规模、高质量的三维对象数据集的需求日益增长。在这样的背景下&#xff0c;PartNet应运而生&#xff0c;它是一个具有开创性的三维…

工厂数字化三部曲/业务、数据和IT融合

工厂数字化三部曲: 业务、数据和IT融合 在当今数字化转型的潮流中&#xff0c;企业面临着将业务、数据和IT融合的挑战和机遇。数字化转型不仅是技术上的升级&#xff0c;更是对企业运营模式和管理体系的全面优化和重构。通过业务“数字化”阶段的细致分析和整合&#xff0c;以及…

为什么有些3d模型不能编辑---模大狮模型网

在3D设计和建模中&#xff0c;编辑模型是一个至关重要的步骤&#xff0c;它使设计师和艺术家能够调整、修改和改进他们的创作。然而&#xff0c;有时候会遇到一些3D模型无法编辑的情况&#xff0c;这可能会给用户带来困扰。本文将探讨为什么有些3D模型不能编辑&#xff0c;并提…

【React】反向代理和修改打包后的目录

反向代理 前提是做了反向代理&#xff1a; 安装 http-proxy-middleware npm i http-proxy-middleware在src/下新建 setupProxy.js const proxy require("http-proxy-middleware");module.exports function(app) {app.use(proxy("/api", {target: &qu…

Feign功能详解、使用步骤、代码案例

简介&#xff1a;Feign是Netflix开发的声明式&#xff0c;模板化的HTTP客户端&#xff0c;简化了HTTP的远程服务的开发。Feign是在RestTemplate和Ribbon的基础上进一步封装&#xff0c;使用RestTemplate实现Http调用&#xff0c;使用Ribbon实现负载均衡。我们可以看成 Feign R…