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C 语言Union 结构

悬灸人雪洋 2024-11-18 阅读 45
c++开发语言
🌟🌟作者主页：ephemerals__
🌟🌟所属专栏：C++、STL

目录

前言

list简介

一、list的默认成员函数

构造函数(constructor)

析构函数

赋值重载

二、list的迭代器接口

迭代器的功能分类

三、list的容量接口

empty

size

四、list的元素访问接口

front和back

五、list的增删查改

push_front

pop_front

push_back

pop_back

insert和erase

swap

resize

clear

find

六、list的其他操作接口

splice

remove

remove_if

unique

merge

sort

reverse

总结

前言

        之前我们已经学习了string、vector两个容器的使用方法及模拟实现，今天跟大家介绍list的使用方法。

        到了这个阶段，我们应该认识到：在STL中，尽管容器各异，但同名接口的功能往往是相似的。因此，在我们掌握了少数几个容器的使用方法后，对于未曾接触过的其他容器，只要了解其底层数据结构，就基本能够上手使用它们。

list简介

        list是STL中的一种容器，用于表示链表结构，底层实现是一个双向带头循环链表。如果你对双向带头循环链表不太了解，可以参阅这篇文章：

list在插入和删除操作方面非常高效，但在遍历和随机访问方面可能不如数组或者vector高效。因此，在选择容器时，需要根据具体的应用场景和需求进行权衡。

我们在使用list时，需要引头文件<list>，并且该容器定义在命名空间std当中。

list相关接口查阅：

一、list的默认成员函数

        list显示实现的默认成员函数有三个：分别是构造函数、析构函数和赋值重载。 

构造函数(constructor)

c++11下，list共有六个构造函数，其中较为常用的有如下五种：

函数原型功能说明
list();无参构造（忽略空间配置器），创建一个空链表
list(size_type n, const value_type& val);用n个val值构造一个list对象
list(const list& x);拷贝构造，用一个对象构造另一个对象
list(InputIterator first,InputIterator last);迭代器区间构造
list(initializer_list<value_type> il);初始化器构造（大括号赋值）

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l1;//无参构造
	list<int> l2(5, 3);//n个val值构造
	list<int> l3(l2);//拷贝构造
	list<int> l4(l2.begin(), l2.end());//迭代器区间构造
	list<int> l5({ 1,2,3,4,5 });//初始化器构造

	cout << "l1: ";
	print(l1);
	cout << "l2: ";
	print(l2);
	cout << "l3: ";
	print(l3);
	cout << "l4: ";
	print(l4);
	cout << "l5: ";
	print(l5);
	return 0;
}

析构函数

赋值重载

将新内容分配给已经存在的容器，替换其当前内容，并相应地修改其大小。较为常用的赋值重载有两个：

函数原型功能说明
list& operator= (const list& x);两个list容器之间的赋值
list& operator= (initializer_list<value_type> il);用初始化器给容器赋值

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l1;
	list<int> l2({ 1,2,3,4,5 });

	l1 = l2;//将l2赋值给l1
	print(l1);

	l1 = { 5,4,3,2,1 };//初始化器赋值
	print(l1);
	return 0;
}

二、list的迭代器接口

迭代器接口在string和vector中的使用方法大致相同，这里就不多介绍。

我们在这里重点讲一下迭代器的功能分类：

迭代器的功能分类

根据功能强弱，迭代器可以分为以下三种：

这三种迭代器的功能是向下兼容的，即随机迭代器具有双向迭代器的功能，而双向迭代器具有单向迭代器的功能。

为什么会有这样的分类呢？其实这是由底层数据结构的实现导致的。

        有些数据结构元素的内存地址连续，还能够支持双向遍历，并且遍历效率高，那么就可以支持随机迭代器（例如string、vector）；有些数据结构能够支持双向遍历，但是随机访问的效率低下，那就支持双向迭代器（例如list）；有些数据结构只能做到从前向后访问元素，那么就只能支持单向迭代器（例如单链表forward_list）。

三、list的容量接口

三个容量接口当中，前两个比较常用，我们重点介绍一下：

empty

size

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

int main()
{
	list<int> l1;
	list<int> l2({ 1,2,3,4,5 });

	cout << "l1.size(): " << l1.size() << endl;
	cout << l1.empty() << endl;

	cout << "l2.size(): " << l2.size() << endl;
	cout << l2.empty() << endl;
	return 0;
}

四、list的元素访问接口

front和back

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

int main()
{
	list<int> l = { 1,2,3,4,5 };

	cout << l.front() << endl;
	cout << l.back() << endl;
	return 0;
}

五、list的增删查改

在涉及增删查改操作的接口中，鉴于部分接口功能有所重复，博主仅挑选几个进行介绍。

push_front

pop_front

push_back

pop_back

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l1 = { 1,2,3,4,5 };
	cout << "原链表：";
	print(l1);

	l1.push_back(0);
	cout << "尾插：";
	print(l1);
	l1.push_front(0);
	cout << "头插：";
	print(l1);
	l1.pop_back();
	cout << "尾删：";
	print(l1);
	l1.pop_front();
	cout << "头删：";
	print(l1);
	return 0;
}

insert和erase

代码举例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l = { 1,2,3,4,5 };

	l.insert(++l.begin(), 0);//在第二个位置插入一个元素
	print(l);

	l.erase(----l.end());//删除倒数第二个元素
	print(l);
	return 0;
}

swap

swap的功能是交换两个list容器的内容。 当然，也有一个非成员函数的swap支持list的交换：

resize

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l1;
	list<int> l2;

	l1.resize(10);
	l2.resize(10, 5);
	print(l1);
	print(l2);

	list<int> l3({ 1,2,3,4,5 });
	print(l3);

	l3.resize(3);
	print(l3);
	return 0;
}

clear

find

六、list的其他操作接口

除了传统的成员函数外，list还提供了一些特有的与插入删除相关的操作接口供我们使用。通过学习这些接口的使用方法，我们可以初步了解仿函数的相关知识。

splice

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l1;
	list<int> l2({ 1,2,3,4,5 });

	l1.splice(l1.end(), l2);//将l2剪切到l1的末尾
	cout << "l1:";
	print(l1);
	cout << "l2:";
	print(l2);
	cout << endl;

	l2 = { 1,2,3,4,5 };
	l1.splice(l1.end(), l2, l2.begin());//将l2的首元素剪切到l1的末尾
	cout << "l1:";
	print(l1);
	cout << "l2:";
	print(l2);
	cout << endl;

	l2 = { 1,2,3,4,5 };
	l1.splice(l1.end(), l2, ++l2.begin(), --l2.end());//将l2掐头去尾的部分剪切到l1的末尾
	cout << "l1:";
	print(l1);
	cout << "l2:";
	print(l2);
	cout << endl;
}

remove

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l = { 1,2,3,2,4,2,2,5 };
	print(l);
	l.remove(2);//删除所有的2
	print(l);
	return 0;
}

 

remove_if

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

//仿函数
class f
{
public:
	bool operator()(int value)
	{
		return value < 10;//将小于10的元素确定为true
	}
};

int main()
{
	list<int> l = { 20,1,5,9,15,17 };
	l.remove_if(f());//删除所有小于10的元素
	print(l);
	return 0;
}

 

unique

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l1 = { 1,1,2,3,3,4,4,4,5,5,6,7,8,8 };//有序序列
	l1.unique();
	print(l1);

	list<int> l2 = { 2,2,1,2,2 };//无序序列，无法直接删除所有重复元素
	l2.unique();
	print(l2);
	return 0;
}

对于一个无序list序列，如果想要删除所有的重复元素，那么就需要先对list进行排序，然后再调用unique函数。

merge

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l1 = { 1,3,5,7,9 };
	list<int> l2 = { 2,4,6,8,10 };

	l1.merge(l2);//合并
	cout << "l1:";
	print(l1);
	cout << "l2:";
	print(l2);
	return 0;
}

sort

为什么要实现一个成员函数版的sort呢？直接使用算法库中的通用sort不行吗？刚才博主已经提到，list支持的是双向迭代器，并不具备随机迭代器的功能，所以list无法使用通用的sort函数完成排序，会发生报错。所以说list的成员函数当中，实现了一个排序函数sort。

接下来我们尝试使用该函数：

#include <iostream>
#include <list>
#include <algorithm>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l = { 5,1,7,2,4,8,0,3 };
	l.sort();//排序
	print(l);
	return 0;
}

reverse

代码示例：

#include <iostream>
#include <list>
#include <algorithm>
using namespace std;

void print(list<int>& l)
{
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	list<int> l = { 1,2,3,4,5 };

	l.reverse();//反转

	print(l);
	return 0;
}

总结

        今天我们学习了STL容器--list的使用方法。当我们需要频繁进行插入和删除操作时，可以考虑使用该容器。之后博主会和大家一起模拟实现list，并且借此来深入学习迭代器的底层实现。如果你觉得博主讲的还不错，就请留下一个小小的赞在走哦，感谢大家的支持❤❤❤

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