无锡网站建设xinysu,wordpress急速主题,江西南昌网站制作,河北网站设计公司list 一、list-简单介绍二、list的常用接口1.常见构造2.iterator的使用3.Capacity和Element access4.Modifiers5.list的迭代器失效 三、list实现四、vector 和 list 对比五、迭代器1.迭代器的实现2.迭代器的分类#xff08;按照功能分类#xff09;3.反向迭代器(1)、包装逻辑… list 一、list-简单介绍二、list的常用接口1.常见构造2.iterator的使用3.Capacity和Element access4.Modifiers5.list的迭代器失效 三、list实现四、vector 和 list 对比五、迭代器1.迭代器的实现2.迭代器的分类按照功能分类3.反向迭代器(1)、包装逻辑(2)、代码 注意 一、list-简单介绍 list是一个可以在常熟范围内任意位置进行插入和删除的序列式容器。底层是带头双向循环链表链接中有对带头双向循环链表的逻辑分析。 二、list的常用接口 1.常见构造 (constructor)构造函数声明接口说明list()无参构造list(size_type n, const T val T()构造并初始化n个vallist(const list x)拷贝构造list(InputIterator first, InputIterator last)使用迭代器[first, last)区间中的元素初始化构造list test: void test_constructor() {listint lt1; //无参构造listint lt2(4, 25); //构造并初始化n个vallistint lt3(l2.begin(), l2.end()); //用lt2的[first, last)区间构造listint lt4(l3); //拷贝构造 }2.iterator的使用 注意list的迭代器和vector string不同。vector和string的迭代器都是原生指针而list的迭代器是一个封装起来的指针。 iterator的使用接口说明begin end返回第一个元素的迭代器返回最后一个元素下一个位置的迭代器rbegin rend返回第一个元素的reverse_iterator即end()位置返回最后一个元素下一个位置的reverse_iterator即begin()位置 一个正向迭代器一个反向迭代器注意使用规则前者迭代器向后移动后者迭代器向前移动。 test: void test_iterator() {int arr[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };size_t sz sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);listint lt(arr, arr sz);listint::iterator it lt.begin();while (it ! lt.end()){cout *it ;it;}cout endl;//反向迭代器listint::reverse_iterator rit lt.rbegin();while (rit ! lt.rend()){cout *rit ;rit;}cout endl; }3.Capacity和Element access 函数名称接口说明size返回list中的有效节点个数empty判断是否为空 函数名称接口说明front返回list的第一个节点中值的引用back返回list的最后一个节点中值的引用 test: void test_capacity_elementAccsee() {listint lt;lt.push_back(77);lt.push_back(22);//头节点的值-尾节点的值lt.front() - lt.back();cout lt.front() endl;cout size: lt.size() endl;cout empty: lt.empty() endl; } 4.Modifiers 函数名称接口说明push_front头插pop_front头删push_back尾插pop_back尾删erase删除pos位置的数据insert在pos之前插入valswap交换两个list的元素clear情况list的有效元素 test: 头插 头删 尾插 尾删 void test_Modifiers1() {listint lt;//头插lt.push_front(1);lt.push_front(2);//尾插lt.push_back(10);lt.push_back(20);//范围forfor (auto e : lt){cout e ;}cout endl;//头删lt.pop_front();//尾删lt.pop_back();for (auto e : lt){cout e ;}cout endl; }test: 插入 删除 交换 清理 void test_Modifiers2() {listint lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4); Print(lt);//获取链表第二个节点listint::iterator pos lt.begin();cout *(pos) endl;//在pos前插入值为100的元素lt.insert(pos, 100);Print(lt);//在pos前插入值5个5lt.insert(pos, 5, 5);Print(lt);//在pos前插入[v.begin(), v.end())区间的元素vectorint v{ 6, 6, 6 ,6 };lt.insert(pos, v.begin(), v.end());Print(lt);//删除操作//删除pos位置上的元素 -- 特别注意一下迭代器失效问题下个知识点介绍lt.erase(pos);Print(lt);// 删除list中[begin, end)区间中的元素即删除list中的所有元素lt.erase(lt.begin(), lt.end());Print(lt);listint lt1{ 6, 6, 6 ,6 };lt1.swap(lt);cout lt::empty: lt.empty() endl;cout lt1::empty: lt1.empty() endl;lt.clear();cout new_lt::empty: lt.empty() endl; }5.list的迭代器失效 在list中迭代器失效即迭代器指向的节点是无效的即该节点被删除了。因为list的底层是带头双向循环列表所以在插入元素时不会导致liet迭代器失效只有删除时指向删除节点的那个迭代器失效其他的迭代器不受影响。 错误代码 void test_iterator_invalid() {int arr[] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };size_t sz sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);listint lt(arr, arr sz);listint::iterator it lt.begin();while (it ! lt.end()){//erase()执行完之后it所指向的节点已经被删除因此it无效下次使用必须重新赋值lt.erase(it);it; //err 迭代器失效} }改正 void test_iterator_invalid() {int arr[] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };size_t sz sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);listint lt(arr, arr sz);listint::iterator it lt.begin();while (it ! lt.end()){lt.erase(it); //it lt.erase(it);} }三、list实现 list类整体实现代码 注意这里就不单列出来一部分成员函数进行介绍了因为重要的在string类和vector类都进行了重点讲解。 反向迭代器在list类实现中不进行介绍在最后单列一个知识点讲解 #include assert.hnamespace kpl {// List的节点类templateclass Tstruct ListNode{ListNodeT* _prev;ListNodeT* _next;T _val;//初始化ListNode(const T val T()): _prev(nullptr), _next(nullptr), _val(val){}};//List 的迭代器:将原生态指针进行封装templateclass T, class Ref, class Ptrclass ListIterator{typedef ListNodeT Node;typedef ListIteratorT, Ref, Ptr Self;public:// Ref 和 Ptr 类型重定义在实现反向迭代器时便于使用。就不需要再模板传参时传Ref和Ptrtypedef Ref Ref;typedef Ptr Ptr;// 构造ListIterator(Node* node nullptr): _node(node){}// 在模板中多加一个参数Ref的原因是区分const返回Ref operator*() { return _node-_val;}//Ptr区分const返回Ptr operator-() { return (operator*()); }Self operator(){_node _node-_next;return *this;}Self operator(int){Self temp(*this);_node _node-_next;return temp;}Self operator--(){_node _node-_prev;return *this;}Self operator--(int){Self temp(*this);_node _node-_prev;return temp;}// 比较bool operator!(const Self l)const{ return _node ! l._node;}bool operator(const Self l)const{ return _node ! l._node;}Node* _node;};//反向迭代器借用正向迭代器实现templateclass Iteratorclass ReverseListIterator{public:typedef typename Iterator::Ref Ref;typedef typename Iterator::Ptr Ptr;typedef ReverseListIteratorIterator Self;// 构造ReverseListIterator(Iterator it): _it(it){}Ref operator*(){Iterator temp(_it);--temp;return *temp;}Ptr operator-(){return (operator*());}Self operator(){--_it;return *this;}Self operator(int){Self temp(*this);--_it;return temp;}Self operator--(){_it;return *this;}Self operator--(int){Self temp(*this);_it;return temp;}// 比较bool operator!(const Self l)const{return _it ! l._it;}bool operator(const Self l)const{return _it ! l._it;}Iterator _it;};//list类模板的实现templateclass Tclass list{typedef ListNodeT Node;public:// 正向迭代器// 这里就也可以看出传三个模板参数的原因。不值得再去写一个const修饰的模板普通的迭代器和const修饰的迭代器区别就在于部分成员函数的返回值所以多传递两个参数即可typedef ListIteratorT, T, T* iterator;typedef ListIteratorT, const T, const T const_iterator;// 反向迭代器typedef ReverseListIteratoriterator reverse_iterator;typedef ReverseListIteratorconst_iterator const_reverse_iterator;public:// List的构造list(){CreateHead(); //因为很多地方都会使用这部分代码所以进行封装方便调用}list(int n, const T value T()){CreateHead();for (int i 0; i n; i)push_back(value);}template class Iteratorlist(Iterator first, Iterator last){CreateHead();while (first ! last){push_back(*first);first;}}//拷贝构造list(const listT l){CreateHead();// 用l中的元素构造临时的temp,然后与当前对象交换。也可以一次赋值listT temp(l.begin(), l.end());swap(temp);}listT operator(listT l){swap(l);return *this;}~list(){clear();delete _head;_head nullptr;}// List的迭代器iterator begin() { //or return _head-_next;return iterator(_head-_next); }iterator end() { //or return _head;return iterator(_head); }const_iterator begin()const { //or return _head-_next;return const_iterator(_head-_next); }const_iterator end()const{ //or return _headreturn const_iterator(_head); }//反向迭代器reverse_iterator rbegin(){return reverse_iterator(end());}reverse_iterator rend(){return reverse_iterator(begin());}const_reverse_iterator rbegin()const{return const_reverse_iterator(end());}const_reverse_iterator rend()const{return const_reverse_iterator(begin());}// capacity相关size_t size()const{//在实现size时也可以通过给list类增减一个size_t类型的成员变量然后返回Node* cur _head-_next;size_t count 0;while (cur ! _head){count;cur cur-_next;}return count;}bool empty()const{return _head-_next _head;}void resize(size_t newsize, const T data T()){size_t oldsize size();if (newsize oldsize){// 有效元素个数减少到newsizewhile (newsize oldsize){pop_back();oldsize--;}}else{while (oldsize newsize){push_back(data);oldsize;}}}// List的元素访问操作// 注意List不支持operator[]T front(){return _head-_next-_val;}const T front()const{return _head-_next-_val;}T back(){return _head-_prev-_val;}const T back()const{return _head-_prev-_val;}// List的插入和删除void push_back(const T val) { insert(end(), 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){Node* pNewNode new Node(val);Node* cur pos._node;// 先将新节点插入pNewNode-_prev cur-_prev;pNewNode-_next cur;pNewNode-_prev-_next pNewNode;cur-_prev 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){assert(pos ! end());Node* cur pos._node;Node* prev cur-_prev;Node* next cur-_next;prev-_next next;next-_prev prev;delete cur;return next;}void clear(){iterator it begin();while (it ! end()){it erase(it);}_head-_next _head-_prev _head;}void swap(listT l){std::swap(_head, l._head);}private:void CreateHead(){_head new Node;_head-_prev _head;_head-_next _head;}private:Node* _head;}; }四、vector 和 list 对比 vectorlist底 层 结 构动态顺序表一段连续空间带头结点的双向循环链表访 问支持随机访问访问某个元素效率O(1)不支持随机访问访问某个元素效率O(N)插 入 和 删 除任意位置插入和删除效率低需要搬移元素时间复杂度为O(N)插入时有可能需要增容增容开辟新空间拷贝元素释放旧空间导致效率更低任意位置插入和删除效率高不需要搬移元素时间复杂度为O(1)空 间 利 用 率底层为连续空间不容易造成内存碎片空间利用率高缓存利用率高底层节点动态开辟小节点容易造成内存碎片空间利用率低缓存利用率低迭 代 器原生态指针对原生态指针(节点指针)进行封装代 器 失 效在插入元素时要给所有的迭代器重新赋值因为插入元素有可能会导致重新扩容致使原来迭代器失效删除时当前迭代器需要重新赋值否则会失效插入元素不会导致迭代器失效删除元素时只会导致当前迭代器失效其他迭代器不受影响使 用 场 景需要高效存储支持随机访问不关心插入删除效率大量插入和删除操作不关心随机访问 五、迭代器 1.迭代器的实现 迭代器有两种实现方式具体应根据容器底层数据结构实现 原生态指针比如vector将原生态指针进行封装因迭代器使用形式与指针完全相同因此在自定义的类中必须实现以下方法 指针可以解引用迭代器的类中必须重载operator*()指针可以通过-访问其所指空间成员迭代器类中必须重载oprator-()指针可以向后移动迭代器类中必须重载operator()与operator(int)指针可以通过-访问其所指空间成员迭代器类中必须重载oprator-()。至于operator–()/operator–(int)释放需要重载根据具体的结构来抉择双向链表可以向前移动所以需要重载如果是forward_list单链表就不需要重载–。迭代器需要进行是否相等的比较因此还需要重载operator()与operator!() 2.迭代器的分类按照功能分类 单向迭代器的功能相对较少只能进行逐个元素的遍历和访问操作。它只支持t运算符来移动到下一个元素不支持–运算符来回退到前一个元素。因此单向迭代器无法进行逆向遍历和随机访问元素的操作。双向迭代器相比于单向迭代器功能更加强大它支持双向即可以使用运算符向前移动到下一个元素也可以使用–运算符向后移动到前一个元素。因此双向迭代器可以进行逆向遍历和前向遍历操作。随机迭代器是迭代器的最高级别功能最丰富。它除了支持双向迭代器的所有操作外还可以进行随机访问即可以使用]运算符来访问任意位置的元素。此外随机迭代器还可以进行迭代器之间的算术运算比如可以使用、-运算符来计算迭代器之间的距离。 所以单向迭代器功能最少只能逐个访问元素;双向迭代器比单向迭代器功能更强大可以双向移动;随机迭代器是最高级别的迭代器功能最丰富除了双向移动外还能进行随机访问和算术运算操作。 3.反向迭代器 (1)、包装逻辑 (2)、代码 templateclass Iteratorclass ReverseListIterator{// 注意此处typename的作用是明确告诉编译器Ref是Iterator类中的一个类型而不是静态成员变量// 否则编译器编译时就不知道Ref是Iterator中的类型还是静态成员变量// 因为静态成员变量也是按照 类名::静态成员变量名 的方式访问的//typename和class的区别会在模板的博客中进行介绍public:typedef typename Iterator::Ref Ref;typedef typename Iterator::Ptr Ptr;typedef ReverseListIteratorIterator Self;public:// 构造ReverseListIterator(Iterator it): _it(it){}Ref operator*(){Iterator temp(_it);--temp;return *temp;}Ptr operator-(){return (operator*());}Self operator(){--_it;return *this;}Self operator(int){Self temp(*this);--_it;return temp;}Self operator--(){_it;return *this;}Self operator--(int){Self temp(*this);_it;return temp;}bool operator!(const Self l)const{return _it ! l._it;}bool operator(const Self l)const{return _it ! l._it;}Iterator _it;};注意 //迭代器对箭头进行了重载返回的是一个指针Ptr operator-(){return (operator*());}虽然重载了-但是在使用的时候会发现一个问题。 eg: struct A {A(int a1 0, int a2 0):_a1(a1), _a2(a2){}int _a1;int _a2; };void test_iterator() {listA lt;lt.push_back(A(1, 1));lt.push_back(A(2, 2));lt.push_back(A(3, 3));listA::iterator it lt.begin();while (it ! lt.end()){cout (*it)._a1 (*it)._a2 endl;cout it-_a1 it-_a2 endl;it;}cout endl; }