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基础构造
list是一种基于双向循环链表的容器，提供了灵活的元素插入、删除和遍历操作
（如果大家不是很清楚链表的结构，可以看看我数据结构里介绍链表的那篇文章）
#include <list>
using namespace std;
// 存放int类型的链表
list<int> lt1;
// 存放string类型的链表
list<string> lt2;同样使用时必须包含#include头文件以及using namespace std;（根据具体情况而定）
常用接口
大家可以配合C++官网的介绍来看下面的内容
1>常见构造
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| list() | 构造空的list |
| list(const list& x) | 拷贝构造函数 |
| list(Inputlterator first, Inputlterator last) | 构造的list中包含n个值为val的元素 |
| list(size_type n, const value_type& val = value_type()) | 用[first, last)区间中的元素构造list |
2>容量操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| empty | 检测list是否为空，是返回true，否则返回false |
| size | 返回list中有效节点的个数 |
3>遍历操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| 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 |
迭代器失效是指迭代器所指向的节点的无效，即该节点被删除了
与vector不同的是，由于list的底层结构为带头节点的双向循环链表，所以在list中进行插入时是不会导致list的迭代器失效，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，其它迭代器不会受影响
void TestList()
{
int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5};
list<int> lt(arr, arr+sizeof(arr)/sizeof(arr[0]));
auto it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
// erase()函数执行后，it所指向的节点已被删除，因此it无效，在下一次使用it时，必须先给其赋值
// lt.erase(it);
it = lt.erase(it);
++it;
}
}4>修改操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| push_front | 在list首元素前插入值为val的元素 |
| pop_front | 删除list中第一个元素 |
| push_back | 在list尾部插入值为val的元素 |
| pop_back | 删除list中最后一个元素 |
| insert | 在list position位置中插入值为val的元素 |
| erase | 删除list position位置的元素 |
| swap | 交换两个list中的元素 |
| clear | 清空list中的有效元素 |
5>其它操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| 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 |
模拟实现
对于list的模拟实现，我们需要节点、迭代器以及链表三个类，其中链表使用了class，而节点和迭代器我使用了struct，原因是我可能会频繁的访问节点或修改数据，所以希望节点和迭代器都是公有的
区别：class默认成员是私有的，struct默认成员是公有的
a.节点
节点的基本框架就是一个存储数据的_data，一个指向前一个节点的指针_prev，一个指向后一个节点的指针_next
template<class T>
struct list_node
{
list_node(const T& x = T())
: _data(x)
, _prev(nullptr)
, _next(nullptr)
{}
T _data;
list_node<T>* _prev;
list_node<T>* _next;
};b.迭代器
迭代器的结构相对会复杂点，它是对指针进行了封装，模拟指针的功能，但底层本质还是指针
这里类模板我给了三个参数，是因为我想区分 iterator 和 const_iterator
① 如果我只给了 class T 参数，那就意味着我要写两个迭代器的类，唯一不同的是返回类型，一个是 T&，一个是 const T&，这样就显得代码十分冗余
② 如果我给了三个参数，那么我就可以在list类 typedef 两个迭代器，我就可以控制它们的参数，一个设置为 T&，另一个设置为 const T&，类型不同，类模板实例化不同的对象，根据三个参数设置返回类型
template<class T, class Ref, class Ptr>
struct list_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
Node* _node;
list_iterator(Node* node)
:_node(node)
{}
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
self operator++(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
self operator--(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
bool operator!=(const self& s)
{
return _node != s._node;
}
bool operator==(const self& s)
{
return _node == s._node;
}
Ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
};从 list 的迭代器中，我们可以明显感受到封装这一特性，也是我前面在介绍迭代器时，说它像指针，但不能说它是指针
C++有三大特性：封装、继承、多态
c.链表
template<class T>
class list
{
typedef list_node<T> Node;
public:
typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
typedef reverse_iterator<T, T&, T*> reverse_iterator;
iterator begin()
{
return iterator(_head->_next);
}
iterator end()
{
return iterator(_head);
}
const_iterator begin()const
{
return const_iterator(_head->_next);
}
const_iterator end()const
{
return const_iterator(_head);
}
void empty_Init()
{
_head = new Node;
_head->_prev = _head;
_head->_next = _head;
_size = 0;
}
list()
{
empty_Init();
}
list(size_t n, const T& val = T())
{
empty_Init();
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
list(const list<T>& lt)
{
empty_Init();
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
template<class iterator>
list(iterator first, iterator last)
{
empty_Init();
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
void swap(list<T>& lt)
{
std::swap(_head, lt._head);
std::swap(_size, lt._size);
}
list<T>& operator=(const list<T> lt)
{
swap(lt);
return *this;
}
void clear()
{
auto it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
size_t size()
{
return _size;
}
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* newnode = new Node(val);
prev->_next = newnode;
newnode->_prev = prev;
newnode->_next = cur;
cur->_prev = newnode;
++_size;
return iterator(newnode);
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != _head);
Node* del = pos._node;
Node* prev = del->_prev;
Node* next = del->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete del;
--_size;
return iterator(next);
}
void push_back(const T& val)
{
//Node* new_node = new Node(x);
//Node* tail = _head->_prev;
//tail->_next = new_node;
//new_node->_prev = tail;
//new_node->_next = _head;
//_head->_prev = new_node;
insert(end(), val);
}
void push_front(const T& val)
{
insert(begin(), val);
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
T& front()
{
return _head->_next->_data;
}
const T& front()const
{
return _head->_next->_data;
}
T& back()
{
return _head->_prev->_data;
}
const T& back()const
{
return _head->_prev->_data;
}
private:
Node* _head;
size_t _size;
};
template<class T>
void swap(list<T>& left, list<T>& right)
{
left.swap(right);
}对于 list 类来说，要注意swap，算法库中的swap代价实在是太大了，所以我们实现时，可以采取另一种方式，就是把它们的哨兵位相互交换一下就可以了，还有 _size，这样就高效很多了
并且有些接口是复用其它接口的，可以提高代码的可读性，能复用的一般都建议复用
还有一个点就是，这三个类任意两个都不可以合成一个类，因为三个类都有各自的特点，大家可以仔细想想，另外大家在模拟实现时最好命名空间域，防止有冲突
list与vector
| vector | list | |
|---|---|---|
| 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 |
| 随 机 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 |
| 迭 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 |
本篇文章到这里就结束啦，希望这些内容对大家有所帮助！
下篇文章见，希望大家多多来支持一下！
感谢大家的三连支持！