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STL库中list的使用与迭代器的实现

1.使用list中的部分函数

assign

在这里插入图片描述

功能一:当前链表的节点全部销毁,替换成迭代区间的值
功能二:当前链表的节点全部销毁,替换成 n 个 val

list<int> l1 = { 1,2,3,4 };
list<int> l2 = { 100,200,300,400 };

l1.assign(l2.begin(), l2.end());
for (auto e : l1)
{
	cout << e << ' ';
}
cout << endl;
l1.assign(5, 2);
for (auto e : l1)
{
	cout << e << ' ';
}
cout << endl;

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splice

在这里插入图片描述
功能一:把整个链表接在 position 这个迭代器的前面
功能二:把链表中的某一个迭代器接在 position 前
功能三:把链表中的某一段区间接在 position 前

list<int> l1 = { 1,2,3,4,500 };
list<int> l2 = { 100,200,300,400 };
l1.splice(--l1.end(), l2);
for (const auto& e : l1)
{
	cout << e << ' ';
}
cout << endl;


l1 = { 1,2,3,4,500 };
l1.splice(--l1.end(), l2, l2.begin(), l2.end());
for (const auto& e : l1)
{
	cout << e << ' ';
}
cout << endl;


l1 = { 1,2,3,4,500 };
list<int>::iterator it1 = find(l1.begin(), l1.end(), 500);
l1.splice(l1.begin(), l1, it1);
for (const auto& e : l1)
{
	cout << e << ' ';
}
cout << endl;

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remove

删除某个元素

list<int> l1 = { 1,2,3,4,1,1,3 };
l1.remove(1);
for (auto e : l1)
{
	cout << e << ' ';
}
cout << endl;

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unique

功能一:删除重复项
共能二:删除满足某些条件的的项。
使用前提:数据得先排序,再使用,否则会出现以下错误。(1和3 没有被删干净)
在这里插入图片描述
正确使用:

list<int> l1 = { 1,2,3,4,1,1,3 };
l1.sort();
l1.unique();
for (auto e : l1)
{
	cout << e << ' ';
}
cout << endl;

在这里插入图片描述

注意:
学习vector和string的时候排序是使用的< algorithm >中的sort
但是链表中为什么有自己的排序?
链表的迭代器是双向迭代器,它不支持随机访问。
所以链表中写了自己的排序
但是链表的排序太慢了,数据多的情况下一般不使用链表的排序。
先把链表的值赋给 vector 然后再用< algorithm >中的 sort 排序,把排序好的数据拷贝回 list 中即可

list<int> l1 = { 1,2,3,4,1,1,3 };
vector<int> v1(l1.begin(), l1.end());
sort(v1.begin(), v1.end());
l1.assign(v1.begin(),v1.end());

l1.unique();
for (auto e : l1)
{
	cout << e << ' ';
}
cout << endl;

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meger

合并两个有序链表
前提条件:这两个链表必须有序。

list<int> l1 = { 5,4,3,2,1 };
list<int> l2 = { 1,2,3,4,5 };
l1.sort();
l2.sort();
l1.merge(l2);
for (auto e : l1)
{
	cout << e << ' ';
}
cout << endl;

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2.list的部分功能实现(重点)

框架

链表的节点,遍历的链表的头节点,链表的尾插

namespace cx
{
	template<class T>
	struct ListNode
	{
		T _data;
		ListNode<T>* _prev;
		ListNode<T>* _next;

		ListNode(const T& data = T())
			:_data(data)
			, _prev(nullptr)
			, _next(nullptr)
		{}
	};
	
	template<class T>
	class list
	{
	public:
		typedef ListNode<T> Node;
		void empty_init()
		{
			_head = new Node;
			_head->_prev = _head;
			_head->_next = _head;
		}

		list()
		{
			empty_init();
		}
		
		void push_back(const T& x)
		{
			Node* newnode = BuyNode(x);
			Node* tail = _head->_prev;

			newnode->_prev = tail;
			newnode->_next = _head;
			_head->_prev = newnode;
			tail->_next = newnode;
		}

	private:
		Node* _head;
	};
}

迭代器的实现

我们要想使用迭代器输出链表就得先实现迭代器

for(auto e:l1)
{
	cout << e << endl;
}

对于vector与string的迭代器可以直接使用 T* ,是因为vector与list元素间的地址是连续的。
但是链表的地址是随机的,使用 T*,迭代器++,迭代器会跳过node大小的字节,指向下一块地址,会野指针。
需要封装一下 node 使迭代器的++,就是指向node的下一个元素。
迭代器的具体实现如下。

template<class T,class Ref,class Ptr>
struct ListIterator
{
	typedef ListNode<T> Node;
	typedef ListIterator<T,Ref,Ptr> Self;
	Node* _node;
	ListIterator(Node* node)
		:_node(node)
	{}

	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;
	}

	Ref operator*() 
	{
		return _node->_data;
	}

	Ptr operator->()
	{
		return &_node->_data;
	}

	bool operator!=(const Self& it)
	{
		return _node != it._node;
	}

	bool operator==(const Self& it)
	{
		return _node == it._node;
	}
};

Ref 就是 reference 引用的意思,Ptr 就是返回一个指针
这样写的好处是,如果使用的对象是const类型,那么传值的时候就使用const类型。Ref与Ptr接收的就是const类型,返回的 Ref 与 Ptr 也是 const 类型

然后这个运算符的重载还需要理解一下

Ptr operator->()
{
	return &_node->_data;
}

在这里插入图片描述
有了迭代器的类,我们就可以写begin,end函数了

typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_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);
}

;