【C++】——list

list介绍和使用

在C++中，list是一个带头双向链表

list注意事项

1. 迭代器失效
   删除元素：当使用迭代器删除一个元素时，指向该元素的迭代器会失效，但是不会影响其他迭代器。
2. 内部实现：与vector相比，list不支持随机访问，就是说不能通过下标访问元素，但是可以使用迭代器 ，在删除和插入时非常方便
3. 元素唯一性：list中的元素是不重复的，如果尝试插入已经存在的元素，该元素将被覆盖。
4. 容量：list没有容量概念，根据动态分配内存
5. 内存效率：他的插入和删除操作时间复杂度都为O(1)

list模拟实现

1. 指针可以解引用，迭代器的类中必须重载operator*()
2. 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->()
3. 指针可以++向后移动，迭代器类中必须重载operator++()与operator++(int)
   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就不需要重载–
4. 迭代器需要进行是否相等的比较，因此还需要重载operator==()与operator!=()

#pragma once
#include <assert.h>
namespace rq
{template<class T>struct list_node{T _data;list_node<T>* _next;list_node<T>* _prev;list_node(const T& x = T()):_data(x), _next(nullptr), _prev(nullptr){}};template<class T>struct list_iterator{typedef list_node<T> Node;typedef list_iterator<T> Self;Node* _node;list_iterator(Node* node):_node(node){}T& operator*(){return _node->_data;}T* operator&(){return _node->_data;}Self& operator++(){_node = _node->_next;return *this;}Self& operator--(){_node = _node->_prev;return *this;}bool operator!=(const Self& x){return _node != x._node;}bool operator==(const Self& x){return _node == x._node;}};template<class T>struct list_const_iterator{typedef list_node<T> Node;typedef list_const_iterator<T> Self;Node* _node;list_const_iterator(Node* node):_node(node){}const T& operator*(){return _node->_data;}const T* operator&(){return _node->_data;}Self& operator++(){_node = _node->_next;return *this;}Self& operator--(){_node = _node->_prev;return *this;}bool operator!=(const Self& x){return _node != x._node;}bool operator==(const Self& x){return _node == x._node;}};template<class T>class list{typedef list_node<T> Node;public:typedef list_iterator<T> iterator;typedef list_const_iterator<T> const_iterator;void clear(){auto it = begin();while (it != end()){it = erase(it);//erase以后会返回下一个位置}}void emtpy_init(){_head = new Node;_head->_next = _head;_head->_prev = _head;_size = 0;}list(){emtpy_init();}//拷贝构造list(const list<T>& lt){emtpy_init();for (auto& e : lt){push_back(e);}}list<T>& operator=(list<T> lt){swap(lt);return *this;}~list(){clear();delete _head;_head = nullptr;}iterator begin(){/*iterator it(_head->_next);return it;*//*	return iterator(_head->_next); 匿名对象*/return _head->_next;//接收指针，但是返回会隐式转换成iterator类型}iterator end(){return _head;}const_iterator begin() const {/*iterator it(_head->_next);return it;*//*	return iterator(_head->_next); 匿名对象*/return _head->_next;//接收指针，但是返回会隐式转换成iterator类型}const_iterator end() const {return _head;}size_t size() const{return _size;}void swap(list<int>& it){std::swap(_head, it._head); std::swap(_size, it._size);}bool empty() const{return _size == 0;}void push_back(const T& x){/*Node* newnode = new Node(x);Node* tail = _head->_prev;tail->_next = newnode;newnode->_prev = tail;newnode->_next = _head;_head->_prev = newnode;++_size;*/insert(end(), x);}void push_front(const T& x){insert(begin(), x);}void pop_front(){erase(begin());}void pop_back(){erase(--end());}iterator erase(iterator pos){assert(pos != end());//不能把头节点删了Node* prev = pos._node->_prev;Node* next = pos._node->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;--_size;return next;}iterator insert(iterator pos, const T& x){//prev newnode curNode* newnode = new Node(x);Node* prev = pos._node->_prev;Node* cur = pos._node;prev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = cur;cur->_prev = newnode;++_size;return newnode;}private:Node* _head;size_t _size;};template<class Container>void print_container(const Container& v){list<int>::const_iterator it = v.begin();while (it != v.end()){//*it += 10;cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;}void test_list01(){list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);print_container(lt);list<int>::iterator it = lt.begin();while (it != lt.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;}
}

test.cpp

#define   _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include<string>
#include <algorithm>
#include <list>
using namespace std;
void test_list1()
{string s("sgfaiug");cout << s << endl;sort(s.begin(), s.end());cout << s << endl;
}
void test_list2()
{list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;auto it = lt.begin();int k = 3;while (k--){++it;}lt.insert(it, 30);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;int x = 0;cin >> x;it = find(lt.begin(), lt.end(), x);if (it != lt.end())//迭代器从前往后找，左闭右开，等于end就是没找到{lt.erase(it);}for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;
}
#include "list.h"
int main()
{//test_list2();rq::test_list01();return 0;
}

list和vector的不同

1. 插入和删除：
   vector：是一个动态数组，它在内存中连续存储元素。这意味着vector可以支持快速的随机访问（通过下标），但插入和删除操作（尤其是在容器中间或开始位置）可能需要移动大量元素，因此可能相对较慢。
   list：是一个双向链表，每个元素都包含数据和指向列表中前一个和后一个元素的指针（或链接）。因此，list在插入和删除元素时（尤其是在容器中间或开始位置）非常高效，因为它只需要更改指针，而不需要移动其他元素。但是，list不支持快速的随机访问。
2. 内存使用：vector使用的是一个连续的空间，空间利用率高，而list使用的是非连续的空间，空间利用率低
3. 使用场景：
   如果你需要频繁地随机访问元素，且插入和删除操作较少，那么 vector 及其迭代器可能更适合。
   如果你需要频繁地在容器的中间进行插入和删除操作，那么 list 及其迭代器可能更合适。
4. 性能：vector 的迭代器由于其随机访问特性，在需要快速访问容器中任意元素时非常高效。然而，在涉及大量插入或删除操作（尤其是在容器中间）时，可能会因为元素移动或内存重新分配而导致性能下降。
   list 的迭代器在遍历容器时通常较慢，因为它们不支持随机访问。但是，list 的插入和删除操作（特别是在容器的中间）通常比 vector 更快，因为它们不需要移动大量元素。