目录
- 传统艺能😎
- list 🤔
- list 遍历🤔
- list 迭代器🤔
- 迭代器失效🤔
- 性能对比🤔
- list 实现🤔
传统艺能😎
小编是双非本科大一菜鸟不赘述，欢迎大佬指点江山
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list 🤔
我们都知道C++ 容器机制本质上就是一个封装思想，string 是对字符串数组的封装，而 vector 是对支持动态开辟的顺序表的封装，今天的 list 也不例外他是对双向带头循环链表的封装。
这种结构的优点就在于支持双向迭代，允许常数范围内任意位置的插入与删除，在插入删除操作上效率高，但是缺陷也和双向带头循环链表一样，不支持下标的随机访问。
list 的构造函数声明如下：
<int>a{1,2,3,4,5}
list<int>a(n) //声明n个元素，每个元素默认为0
list<int>a(n, a) //声明n个元素，每个元素都是a
list<int>a(iterator.begin, iterator.end) //声明区间所指定的序列中的元素来自该区间，begin 和 end 是该区间的迭代器
list 遍历🤔
list 迭代器通过调用容器的成员函数 begin() 得到一个指向容器起始位置的 iterator，end() 函数来得到 list 端的下一位置,我们可以使用迭代器对 list 进行遍历。
list<int>::iterator it = list.begin();
while (it != list.end())
{
*it += 1;
cout << *it <<" ";
it++;
}
当然也可以直接简单粗暴的范围 for 搞定：
for (auto& e : list)
{
cout << e << " ";
}
list 迭代器🤔
因为 list 是链表结构，他自然不可以和 vector 一样优越的使用下标进行访问，我们仍然采用迭代器形式进行访问，他和 vector 的迭代器又有不同， vector，string 属于随机迭代器，而 list 是双向迭代器，目前的迭代器种类有 5 种：输入迭代器、输出迭代器、正向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器；同时也支持 rbegin() 与 rend() 的反向迭代器（也支持自己定义）。
我们自己在定义 list 迭代器时，由于数据类型的不同，我们需要定义出两种迭代器：普通迭代器和 const 迭代器，因为 const 数据类型只能由 const 迭代器进行访问。
普通迭代器非常简单：
同样的规则我们只需要将 iterator begin（）和 iterator end（）语句后加上 const再次定义出来即可。
但是！问题来了，既然考虑到了数据类型是否为 const 类型，那如果是指针类型或者引用类型时又该怎么办呢？
这时不要慌，思路很简单就是在模板+函数重载，包含进引用类型和指针类型即可：
template<class T,class Ref,class Ptr>
struct __list_itrator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef __list_itrator <T,T*,T&> iterator;
Node* node;
Ref operator*()
{
return node->data;
}//重载 & 返回到 Ref 引用类型
Ptr operator*()
{
return &node->data;
}//重载 * 返回到 Ptr 指针类型
}
const 迭代器同理 const 修饰即可。
迭代器失效🤔
list 和 vector 一样存在迭代器失效机制，但是和 vector 相比 list 情况要简单一些，删除节点后，只有指向当前节点的迭代器失效了，其前后的迭代器仍然有效，因为底层为不连续空间，只有被删除的节点才会失效。大体上的情况和解决办法参考 vector 一文 ：STL 上头系列——vector 容器详解
性能对比🤔
list 拥有一段不连续的内存空间，如果需要大量的插入和删除，使用 list 可以进行高效的操作，对比 vector 和 list，vector在尾部插入数据时不需要移动数据，list为双向循环链表也很容易找到尾部，因此两者在尾部插入数据效率相同，vector头部插入效率极其低，需要移动大量数据，正是由于在头部插入数据效率很低，所以没有提供 push_front 的方法，但是 list 相对独立的个体并不存在这种问题，因此 list 可轻松实现 push_back 和 push_front 。
总结一下：
vector 优点：
- 适合尾插尾删，随机访问，CPU缓存命中率高
缺点：
- 不适合头部和中部的插入删除，需要挪动数据效率低
- 扩容有一定性能消耗，可能存在一定程度的空间浪费
list优点：
- 任意位置插入删除效率高 （ O(1) ）
- 支持动态开辟，按需申请释放空间
缺点：
- 不支持随机访问
- CPU缓存命中率低
list 实现🤔
namespace bite
{
// List的节点类
template<class T>
struct ListNode
{
ListNode(const T& val = T()): _pPre(nullptr), _pNext(nullptr), _val(val)
{}
ListNode<T>* _pPre;
ListNode<T>* _pNext;
T _val;
};
//List的迭代器类
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)
{}
T& operator*()
{
return _pNode->_val;
}
T* operator->()
{
return &*this;
}
Self& operator++()
{
_pNode = _pNode->_pNext;
return *this;
}
Self operator++(int)
{
Self temp(*this);
_pNode = _pNode->_pNext;
return temp;
}
Self& operator--()
{
_pNode = _pNode->_pPre;
return *this;
}
Self& operator--(int)
{
Self temp(*this);
_pNode = _pNode->_pPre;
return temp;
}
bool operator!=(const Self& l)
{
return _pNode != l._pNode;
}
bool operator==(const Self& l)
{
return !(*this!=l);
}
private:
PNode _pNode;
};
//list类
template<class T>
class list
{
typedef ListNode<T> Node;
typedef Node* PNode;
public:
typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;
public:
// List的构造
list()
{
CreateHead();
}
list(int n, const T& value = T())
{
CreateHead();
for (int i = 0; i < n; ++i)
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();
// 用l中的元素构造临时的temp,然后与当前对象交换
list<T> temp(l.cbegin(), l.cend());
this->swap(temp);
}
list<T>& operator=(const list<T> l)
{
this->swap(l);
return *this;
}
~list()
{
clear();
delete _pHead;
_pHead = nullptr;
}
// List 迭代器
iterator begin()
{
return iterator(_pHead->_pNext);
}
iterator end()
{
return iterator(_pHead);
}
const_iterator begin()const
{
return const_iterator(_pHead->_pNext);
}
const_iterator end()const
{
return const_iterator(_pHead);
}
// List 容量操作
size_t size()const
{
size_t size = 0;
ListNode *p = _pHead->_pNext;
while(p != _pHead)
{
size++;
p = p->_pNext;
}
return size;
}
bool empty()const
{
return size() == 0;
}
// List 访问
T& front()
{
assert(!empty());
return _pHead->_pNext->_val;
}
const T& front()const
{
assert(!empty());
return _pHead->_pNext->_val;
}
T& back()
{
assert(!empty());
return _pHead->_pPre->_val;
}
const T& back()const
{
assert(!empty());
return _pHead->_pPre->_val;
}
// List 修改
void push_back(const T& val)
{
insert(begin(), val);
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void push_front(const T& val)
{
insert(begin(), val);
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
// 在pos位置前插入值为val的节点
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
PNode pNewNode = new Node(val);
PNode pCur = pos._pNode;
// 先将新节点插入
pNewNode->_pPre = pCur->_pPre;
pNewNode->_pNext = pCur;
pNewNode->_pPre->_pNext = pNewNode;
pCur->_pPre = pNewNode;
return iterator(pNewNode);
}
// 删除pos位置的节点，返回该节点的下一个位置
iterator erase(iterator pos)
{
// 找到待删除的节点
PNode pDel = pos._pNode;
PNode pRet = pDel->_pNext;
// 将该节点从链表中拆下来并删除
pDel->_pPre->_pNext = pDel->_pNext;
pDel->_pNext->_pPre = pDel->_pPre;
delete pDel;
return iterator(pRet);
}
void clear()
{
iterator p = begin();
while(p != end())
{
p = erase(p);
}
}
void swap(List<T>& l)
{
pNode tmp = _pHead;
_pHead = l._pHead;
l._pHead = tmp;
}
private:
void CreateHead()
{
_pHead = new Node;
_pHead->_pPre = _pHead;
_pHead->_pNext = _pHead;
}
PNode _pHead;
};
}
今天就到这里吧，润了家人们。
