京东销量（销额）数据分析：2023年9月京东奶粉行业品牌销售排行榜

目录

一、list的介绍及使用

什么是list？

list的基本操作

增删查改

获取list元素

不常见操作的使用说明

​编辑

接合splice

​编辑

移除remove

去重unique

二、模拟实现list

大框架

构造函数

尾插push_back

迭代器__list_iterator

list的迭代器要如何跑起来

iterator的构造函数

begin()与end()

operator++

operator*

operator!=

测试

operator->

const迭代器

增删查改

insert()

❗erase()

pop_back()

完整代码

List.h

test.cpp

一、list的介绍及使用

什么是list？

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.其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。（这也使得它更加得简单高效）

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（如头部 或 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的基本操作

包头文件：<list>

就和我们用过的vector一样，list也是个类模板：

#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
​
int main() {
    list<int> lt;
    return 0;
}

list的大部分操作，我们不需要记忆，因为很多用起来和vector、string的差不多，就算忘了，直接查文档即可。所以这里就一笔带过。

增删查改

在学vector时，我们在insert和erase处，讲到了迭代器失效的问题。这个问题是否同样存在于list中呢？

实际上，list中进行insert操作是不存在迭代器失效的问题的，而erase操作则会有。

因为insert仅需要改变指针间的指向关系即可，不存在变成野指针的问题：

而erase会导致 指向被删节点的指针 变成野指针的问题，所以存在迭代器失效的情况。

获取list元素

不常见操作的使用说明

这些操作很少用，但由于很多我们之前没见过，所以这里也做下说明。

接合splice

splice意为“接合”，即把一个链表接合到另一个链表上去。

示例：

int main() {
    list<int> l1(4,0);
    for (auto e : l1) {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
​
    list<int> l2(2, 1);
    for (auto e : l2) {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
​
    l1.splice(l1.begin(), l2);
    for (auto e : l1) {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

移除remove

remove可以移除所有的待找元素。

示例：

int main() {
    list<int> lt;
    lt.push_back(1);
    lt.push_back(1);
    lt.push_back(1);
    lt.push_back(2);
    lt.push_back(3);
    lt.push_back(4);
    lt.remove(1);
    for (auto e : lt) {
        cout << e << " ";
    }
    return 0;
}

相关函数remove_if()用于删除 满足特定条件的元素。

去重unique

unique仅对 有序的元素集合 有效，所以，在使用unique前 要先对集合排序！

示例：

int main() {
    list<int> lt;
    lt.push_back(4);
    lt.push_back(1);
    lt.push_back(9);
    lt.push_back(2);
    lt.push_back(2);
    lt.push_back(4);
    lt.sort();
    lt.unique();
    for (auto e : lt) {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

其余还有：合并merge、排序sort、逆置reverse，就不详讲了，最重要的是 要培养阅读文档的能力。

二、模拟实现list

从0开始 实现一遍list，可以让我们清晰地认识list的结构。

大框架

先把大框架搭出来，再慢慢填充血肉。

list是链表结构，本身要定义出一个类去描述它；而list的每个节点list_node，也需要定义一个类来描述。

namespace jzy 
{
    template<class T>
    class list_node
    {
    public:
        list_node<T>* _pre;   
        list_node<T>* _next;
        T _data;
    };
​
    template<class T>
    class list
    {
        typedef list_node<T> Node;    //list_node太长了，改成Node用着顺手
    public:
​
    private:
        Node* _head;    //list是带头结点的链表，所以成员变量只需一个头节点
    };
}

构造函数

先实现 节点的构造函数：

我们想要达到的效果是：构造出的list，内含一个头点node，这个node已被初始化过。

如图：list为双向循环链表，其node被初始化：

既然想要node在创建伊始就被初始化，那我们可以直接写个node的构造函数：

class list_node
    {
    public:
        T _data;
        list_node<T>* _pre;
        list_node<T>* _next;
​
        list_node(const T& x = T())
            :_data(x)
            ,_pre(nullptr)
            ,_next(nullptr)
        {}
    };

这样，我们每创建出一个node，就是被初始化过的了。

class list_node
{
public:
    T _data;
    list_node<T>* _pre;
    list_node<T>* _next;

    list_node(const T& x = T())
        :_data(x)
        ,_pre(nullptr)
        ,_next(nullptr)
    {}
};

再实现list的构造函数：

因为是带头双向循环列表，所以创建伊始，就有个哨兵位的头节点。

namespace jzy
{
    template<class T>
    class list_node
    {
    public:
        T _data;
        list_node<T>* _pre;
        list_node<T>* _next;
​
        list_node(const T& x = T())
            :_data(x)
            ,_pre(nullptr)
            ,_next(nullptr)
        {}
    };
​
    template<class T>
    class list
    {
        typedef list_node<T> Node;
    public:
        list() {
            _head = new Node;
            _head->_next = _head;
            _head->_pre = _head;
        }
​
    private:
        Node* _head;
    };
}

​

尾插push_back

步骤：

1.找到尾节点tail

2.创建newNode

3.改变_head、tail的指针与newNode的指向关系

void push_back(const T& val) {  
    Node* tail = _head->_pre;
    Node* newNode = new Node(val);  //实例化出一个值为val的node
​
    tail->_next = newNode;    //改变指针的指向关系
    newNode->_pre = tail;
    newNode->_next = _head;
    _head->_pre = newNode;
}

迭代器__list_iterator

list的迭代器要如何跑起来

我们之前实现过string、vector的迭代器，它们的迭代器都是原生指针，当时我们说过：“就当作指针来用”，可以解引用，也可以++。

所以迭代器用起来真的很方便：

vector<int>::iterator it=v.begin();
while(it!=v.end()){
    cout<<*it<<" ";
    it++;
}

list的迭代器本质也同样是一个指向node的指针。但是！list的迭代器不能 解引用和++，所以目前没法跑起来。

接下来，我们先把 __list_iterator类 的框架搭出来，然后挨个实现里面的运算符。

list迭代器的框架：

template<class T>
class __list_iterator
{
public:
    typedef list_node<T> Node;      //这俩名字都太长了，typedef个短点儿的，好使
    typedef __list_iterator<T> iterator;
​
    Node* node;     //list迭代器本质是一个指向node的指针
};

iterator的构造函数

template<class T>
class __list_iterator     
{                                                                               
public:
    typedef list_node<T> Node;
    typedef __list_iterator<T> iterator;  
    Node* node;
​
    //构造函数：当iterator被构造出来时，其实就是构造了一个指向特定节点的指针
    __list_iterator(Node* pn)   //这里小心，返回值不能写成iterator
        :node(pn)
    {}
};

begin()与end()

begin()为第一个元素的位置，end()为最后一个元素的后一个位置：

因为begin与end返回的是list的位置，所以要把这两个函数实现在list类里，而不是__list_iterator里。

iterator begin() {
    return iterator(_head->_next);   //返回匿名对象
}
​
iterator end() {
    return iterator(_head);
}

operator++

++操作包括：前置++、后置++。两者区分点在于后置++有占位符int。

//operator++
//前置++
iterator& operator++() {   //为什么返回类型是iterator? 就跟int++完还是int一样，迭代器++完，还得是迭代器。。。
    node = node->_next;
    return *this;  
}
​
//后置++
iterator operator++(int) {    
    __list_iterator<T> copy_it(*this);  
    node = node->_next;
    return copy_it;
}

operator*

T& operator*() {
    return node->_data;
}

operator!=

bool operator!=(const iterator& it) {  
    return node != it.node;     //node是it的成员变量        
}

测试

测试一下：

#include"List.h"
using namespace jzy;
void test1()
{
    list<int> lt;
    lt.push_back(1);
    lt.push_back(2);
    lt.push_back(3);
    lt.push_back(4);
​
    list<int>::iterator it = lt.begin();
    while (it != lt.end()) {
        cout << *it << " ";
        it++;
    }
}
int main()
{
    test1();
    return 0;
}

之前说过，范围for的底层就是替换成了迭代器。只要迭代器实现出来，那范围for也自然能用了。

operator->

迭代器模拟的是指针p，p在访问 自定义类型的成员 时，有两种方式：

1.(*p).XX

2.p->XX

我们已经实现了*运算符，现在就来完善下，实现箭头运算符。这样，迭代器就能通过->，访问自定义类型的成员了。

。。。

这个箭头运算符，我准备实现的时候i，发现一点头绪都没有。。。

所以我们还是看下源码，学习下大佬是怎么实现的吧。

源码：

T* operator->() {
    return &(operator*());
}

这个源码比较难理解，我来解释一下：

测试一下：

先在List.h里写一个自定义类型，然后我们用迭代器去访问name。

struct student     
{
    char name[100];
    size_t age;
    char tele[100];
};

test.cpp：

void test2() {
    list<student> lt;
    lt.push_back({ "Tom",12,"110" });
    lt.push_back({ "Billy",10,"888" });
    
    list<student>::iterator it = lt.begin();
    while (it != lt.end()) {
        cout << it->name << " ";     //->
        it++;
    }
}

const迭代器

我们来看下面这个情境：

void Print(const list<int> lt) {      //lt被const修饰
    list<int>::iterator it = lt.begin();
    while (it != lt.end()) {
        cout << *it << " ";
        it++;
    }
}
void test3() {
    list<int> lt;
    lt.push_back(1);
    lt.push_back(2);
    lt.push_back(3);
    lt.push_back(4);
    Print(lt);
}

const对象lt 是没法调用普通迭代器的，因为权限小的 没法调用 权限大的。const对象要调用const迭代器。

那怎么实现const迭代器呢？

其实，const迭代器与普通迭代器 的内部实现是一样的，唯一区别就是普通迭代器返回T&，可读可写，而const迭代器返回const T&，可读不可写。

最笨的办法，就是copy一份刚刚的迭代器代码，然后给每个函数的返回值加上const修饰，再把名称改成_const __ list__iterator。

先来展示一下笨办法：

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
namespace jzy
{
    template<class T>
    class list_node
    {
      ……
    };
​
    template<class T>
    class __list_iterator      
    {                                                                                   
      ……
    };
​
    template<class T>              //拷贝一份__list_iterator的代码
    class _const__list_iterator    //所做的修改：1.把iterator换成const_iterator(换个名字而已)  2.在T&、T*前加上const
    {                                                                           
    public:
        typedef list_node<T> Node;
        typedef _const__list_iterator<T> const_iterator;          
        Node* node;
​
        //构造函数
        _const__list_iterator(Node* pn)  
            :node(pn)
        {}
​
        //operator++
        //前置++
        const_iterator& operator++() {   
            node = node->_next;
            return *this;
        }
​
        //后置++
        const_iterator operator++(int) {
            __list_iterator<T> copy_it(*this);
            node = node->_next;
            return copy_it;
        }
​
        const T& operator*() {
            return node->_data;
        }
​
        //operator--
        //前置--
        const_iterator& operator--() {
            node = node->_pre;
            return *this;
        }
​
        //后置--
        const_iterator operator--(int) {
            __list_iterator copy_it(*this);
            node = node->_pre;
            return copy_it;
        }
​
        bool operator!=(const const_iterator& it) {
            return node != it.node;            
        }
​
        const T* operator->() {
            return &(operator*());
        }
    };
    
    template<class T>
    class list
    {
    public:
        typedef list_node<T> Node;
        typedef __list_iterator<T> iterator;
        typedef _const__list_iterator<T> const_iterator;   
        
        ……
​
        iterator begin() {
            return iterator(_head->_next);  
        }
​
        const_iterator begin() const{      //begin()和end()也要实现const版本，供const对象调用
            return const_iterator(_head->_next);  
        }
​
        iterator end() {
            return iterator(_head);
        }
​
        const_iterator end() const{
            return const_iterator(_head);
        }
​
    private:
        Node* _head;
    };
}

测试下，当我们尝试修改const对象：

很好，修改不了~

但是！上面的代码重复度太高了，并不是好的解决思路。库里的思路是：用模板实现const迭代器！

其实我们观察可以发现，iterator和const_iterator的实现中，只有operator* 和operator->的返回值不一样，普通迭代器的返回值是 T& 与T*，后者是const T&与const T *。

所以，可以把T&和T *用类模板Ref（reference）、Ptr（pointer）表示，即现在设三个模板参数：

template<class T,class Ref,class Ptr >

这样一来，我们传iterator / const_iterator，编译器就能自动匹配。

你现在一定很多问号，这一块的确不好理解。

我就着下面这张图，为你解释下为什么传三个模板参数就能起到自动匹配的效果：

实现：

template<class T,class Ref,class Ptr>
class __list_iterator     
{                                                                               
public:
    typedef list_node<T> Node;
    typedef __list_iterator<T,Ref,Ptr> iterator;
    Node* node;
​
    ……     //省略掉的部分都和之前的一样
​
    Ref operator*() {
        return node->_data;
    }
​
    ……
​
    Ptr operator->() {
        return &(operator*());
    }
};

不光是__list_iterator要改，list也要相应地作出改动：

template<class T>
class list
{
public:
    typedef list_node<T> Node;
    typedef __list_iterator<T,T&, T*> iterator;
    typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator; 
​
    ……  //和之前相同的部分 省略不写
​
    iterator begin() {
        return iterator(_head->_next);  
    }
​
    const_iterator begin() const{    
        return const_iterator(_head->_next);  
    }
​
    iterator end() {
        return iterator(_head);
    }
​
    const_iterator end() const{
        return const_iterator(_head);
    }
​
private:
    Node* _head;
};

增删查改

insert()

iterator insert(iterator pos, const T& val) {  
    Node* cur = pos.node;   //注意iterator和node的关系，node是它的成员
    Node* pre = cur->_pre;
    Node* pNew = new Node(val);  
​
    pre->_next = pNew;    //注意：指针是双向的
    pNew->_pre = pre;
    pNew->_next = cur;
    cur->_pre = pNew;
​
    return iterator(pNew);
}

有了insert()，我们就可以复用它来进行头插了：

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

❗erase()

void erase(iterator pos) {
    assert(pos!= end());
​
    Node* cur = pos.node;
    Node* pre = cur->_pre;
    Node* next = cur->_next;
    pre->_next = next;
    next->_pre = pre;
    delete[] cur;
}

但是，这样写真的对吗？

还记得我们在vector那里，花了很大篇幅说到的insert/erase迭代器失效的问题吗？

这里也同样要考虑迭代器失效的问题。

修改后的正确版本：

iterator erase(iterator pos) {
    assert(pos!= end());
​
    Node* cur = pos.node;
    Node* pre = cur->_pre;
    Node* next = cur->_next;
    pre->_next = next;
    next->_pre = pre;
    delete[] cur;
​
    return iterator(next);
}

pop_back()

void pop_back() {
    Node* EndNode = end().node;
    Node* ToBeErase = EndNode->_pre;
    Node* pre = ToBeErase->_pre;
    pre->_next = EndNode;
    EndNode->_pre = pre;
    delete[] ToBeErase;
}

至于find()，你问我为啥不实现find()？没必要呀！算法库里就有find()模板，直接拿来用就好。

完整代码

List.h

#pragma once
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace jzy
{
    template<class T>
    class list_node
    {
    public:
        T _data;
        list_node<T>* _pre;
        list_node<T>* _next;
​
        list_node(const T& x = T())
            :_data(x)
            ,_pre(nullptr)
            ,_next(nullptr)
        {}
    };
​
    template<class T,class Ref,class Ptr>
    class __list_iterator     
    {                                                                               
    public:
        typedef list_node<T> Node;
        typedef __list_iterator<T,Ref,Ptr> iterator;
        Node* node;
​
        //构造函数
        __list_iterator(Node* pn)  
            :node(pn)
        {}
​
        //operator++
        //前置++
        iterator& operator++() { 
            node = node->_next;
            return *this;  
        }
​
        //后置++
        iterator operator++(int) {    
            __list_iterator<T,Ref,Ptr> copy_it(*this);   
            node = node->_next;
            return copy_it;
        }
​
        Ref operator*() {
            return node->_data;
        }
​
        //operator--
        //前置--
        iterator& operator--() {
            node = node->_pre;
            return *this;
        }
​
        //后置--
        iterator operator--(int) {
            __list_iterator copy_it(*this);
            node = node->_pre;
            return copy_it;
        }
​
        bool operator!=(const iterator& it) { 
            return node != it.node;             
        }
​
        Ptr operator->() {
            return &(operator*());
        }
    };
​
    //template<class T>
    //class _const__list_iterator      //所做的修改：1.把iterator换成const_iterator(换个名字而已)  2.在T& 前加上const
    //{                                                                         
    //public:
    //  typedef list_node<T> Node;
    //  typedef _const__list_iterator<T> const_iterator;          
    //  Node* node;
​
    //  //构造函数
    //  _const__list_iterator(Node* pn)  
    //      :node(pn)
    //  {}
​
    //  //operator++
    //  //前置++
    //  const_iterator& operator++() {   
    //      node = node->_next;
    //      return *this;
    //  }
​
    //  //后置++
    //  const_iterator operator++(int) {
    //      __list_iterator<T> copy_it(*this);
    //      node = node->_next;
    //      return copy_it;
    //  }
​
    //  const T& operator*() {
    //      return node->_data;
    //  }
​
    //  //operator--
    //  //前置--
    //  const_iterator& operator--() {
    //      node = node->_pre;
    //      return *this;
    //  }
​
    //  //后置--
    //  const_iterator operator--(int) {
    //      __list_iterator copy_it(*this);
    //      node = node->_pre;
    //      return copy_it;
    //  }
​
    //  bool operator!=(const const_iterator& it) {
    //      return node != it.node;            
    //  }
​
    //  const T* operator->() {
    //      return &(operator*());
    //  }
    //};
    
    template<class T>
    class list
    {
    public:
        typedef list_node<T> Node;
        typedef __list_iterator<T,T&, T*> iterator;
        typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator; 
​
        list() {
            _head = new Node;
            _head->_next = _head;
            _head->_pre = _head;
        }
        
        void push_back(const T& val) {  
            Node* tail = _head->_pre;
            Node* newNode = new Node(val);  
​
            tail->_next = newNode;    
            newNode->_pre = tail;
            newNode->_next = _head;
            _head->_pre = newNode;
        }
​
        iterator begin() {
            return iterator(_head->_next);  
        }
​
        const_iterator begin() const{      
            return const_iterator(_head->_next);  
        }
​
        iterator end() {
            return iterator(_head);
        }
​
        const_iterator end() const{
            return const_iterator(_head);
        }
​
        iterator insert(iterator pos, const T& val) {  //注意iterator和node的关系，node是它的成员
            Node* cur = pos.node;
            Node* pre = cur->_pre;
            Node* pNew = new Node(val);  
            pre->_next = pNew;    //注意：指针是双向的
            pNew->_pre = pre;
            pNew->_next = cur;
            cur->_pre = pNew;
​
            return iterator(pNew);
        }
​
        void push_front(const T& val) {
            insert(begin(), val);
        }
​
        iterator erase(iterator pos) {
            assert(pos!= end());
​
            Node* cur = pos.node;
            Node* pre = cur->_pre;
            Node* next = cur->_next;
            pre->_next = next;
            next->_pre = pre;
            delete[] cur;
​
            return iterator(next);
        }
​
        void pop_back() {
            Node* EndNode = end().node;
            Node* ToBeErase = EndNode->_pre;
            Node* pre = ToBeErase->_pre;
            pre->_next = EndNode;
            EndNode->_pre = pre;
            delete[] ToBeErase;
        }
​
​
    private:
        Node* _head;
    };
​
    //这个是测试用的
    struct student
    {
        char name[100];
        size_t age;
        char tele[100];
    };
}

test.cpp

#include"List.h"
using namespace jzy;
void test1()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);

	list<int>::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end()) {
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;

	for (auto e : lt) {
		cout << e << " ";
	}
}
void test2() {
	list<student> lt;
	lt.push_back({ "Tom",12,"110" });
	lt.push_back({ "Billy",10,"888" });
	list<student>::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end()) {
		cout << it->name << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}

void Print(const list<int>& lt) {
	list<int>::const_iterator it = lt.begin();   //注意看它所调用的begin()函数！
	while (it != lt.end()) {
		//*it = 100;
		cout << *it << " ";       
		it++;
	}
}
void test3() {
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	Print(lt);
}
void test4() {
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	list<int>::iterator pos = lt.begin();
	lt.insert(pos, 9);
	lt.push_front(99);
	list<int>::iterator pos2 = lt.begin();
	lt.erase(pos2);
	lt.pop_back();

	for (auto e : lt) {
		cout << e << " ";
	}
}
int main()
{
	//test1();
	//test2();
	//test3();
	test4();
	return 0;
}