柚子快报邀请码778899分享：c++ List的模拟实现
文章目录
List的模拟实现1. 定义List节点2. 实现List类( 1 )尾插和头插( 2 )头删和尾删( 3 )链表的迭代器，构造，赋值，交换，析构clear函数链表长度和是否为空值
3. 测试List类4.代码完整版
List的模拟实现
List（列表）是一种常见的数据结构，用于存储一系列有序的元素。在本教程中，我们将通过C++语言来模拟实现一个简单的List，并提供一些基本操作，如插入、删除、遍历等。
1. 定义List节点
首先，我们需要定义一个List的节点。每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。
template
struct ListNode
{
ListNode
ListNode
T _data;
ListNode(const T& x= T())
: _next(nullptr)
, _prev(nullptr)
, _data(x)
{}
};
2. 实现List类
接下来，我们定义一个List类，实现一些简单的接口
( 1 )尾插和头插
这个是正常的通过调整链表的next和prev进行尾插
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;
}
而这样写头插和尾插就会显得很冗杂，所以我们单独写一个insert的函数这样头插和尾插就都可以直接通过insert来实现
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(),x);
}
void insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* cur = pos._node;
Node* newnode = new Node(val);
Node* prev = cur->_prev;
_size++;
//连接关系
prev->_next = newnode;
newnode->_prev = prev;
newnode->_next = cur;
cur->_prev = newnode;
}
( 2 )头删和尾删
和头插尾插类似，我们直接写list的erase的接口)头删和尾删就能顺利的写出来了
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void pop_font()
{
erase(begin());
}
iterator erase(iterator pos)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
_size--;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
return iterator(next);
}
( 3 )链表的迭代器，构造，赋值，交换，析构
构造函数 list() ：
调用 empty_init() 函数初始化链表。这个函数可能设置了链表的头节点 _head 和大小 _size 。
构造函数 list(const list
调用 empty_init() 函数初始化链表。使用范围for循环遍历传入的链表 lt ，对于每个元素，调用 push_back(e) 方法将元素添加到新链表的末尾。-
swap(list
使用 std::swap() 函数交换当前链表的头节点 _head 和大小 _size 与传入链表 lt 的相应成员变量。
赋值运算符 list
调用 swap(lt) 函数，将当前链表的头节点 _head 和大小 _size 与传入的链表 lt 进行交换。返回当前链表的引用，以便支持链式赋值（如 lt1 = lt2 = lt3 ）。
私有成员变量：
_head ：指向链表头节点的指针。_size ：表示链表中元素数量的整数。
然后在写const的时候本来想法是写两个struct（即注释的部分）但是之后想到了模板函数这样我写函数的模板来进行const和非const两种迭代器就方便多了
/*typedef ListIterator
typedef ListConstIterator
//写模板,编译器生成两个类
template
struct ListIterator
{
typedef ListNode
typedef ListIterator
Node* _node;
ListIterator(Node* node)
:_node(node)
{}
//*it
//T& operator*()
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
//it->//
//T* operator->()
Ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
//++it
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//++it
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//--it
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
bool operator!=(const Self& it)
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const Self& it)
{
return _node == it._node;
}
};
//template
//struct ListConstIterator
//{
// typedef ListNode
// typedef ListConstIterator
//
// Node* _node;
//
// ListConstIterator(Node* node)
// :_node(node)
// {}
//
// //*it
// const T& operator*()
// {
// return _node->_data;
// }
//
// //it->//
// const T* operator->()
// {
// return &_node->_data;
// }
//
// //++it
// Self& operator++()
// {
// _node = _node->_next;
// return *this;
// }
//
// //++it
// Self operator++(int)
// {
// Self tmp(*this);
// _node = _node->_next;
//
// return tmp;
// }
//
// //--it
// Self& operator--()
// {
// _node = _node->_prev;
// return *this;
// }
//
// Self operator--(int)
// {
// Self tmp(*this);
// _node = _node->_prev;
//
// return tmp;
// }
//
// bool operator!=(const Self& it)
// {
// return _node != it._node;
// }
//
// bool operator==(const Self& it)
// {
// return _node == it._node;
// }
//};
template
class list
{
typedef ListNode
public:
/*typedef ListIterator
typedef ListConstIterator
typedef ListIterator
typedef ListIterator
iterator begin()
{
//return iterator(_head->_next);
return _head->_next;
}
iterator end()
{
return _head;
}
//因为const迭代器需要的是指向的内容不能被修改，所以const iterator不能用
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}
void empty_init()
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
list()
{
empty_init();
}
//lt2(lt1)
list(const list
{
empty_init();
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
void swap(list
{
std::swap(_head, lt._head);
std::swap(_size,lt._size);
}
//lt1 = lt3
list
{
swap(lt);
return *this;
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
private:
Node* _head;
size_t _size;
}
clear函数
就是用迭代器遍历每个节点之后通过erase进行释放
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
链表长度和是否为空值
这里size我就是简单粗暴的每次push和insert就++，每次pop和erase就– 至于判空就是==0进行判断
size_t size() const
{
return _size;
}
bool empty()
{
return _size == 0;
}
3. 测试List类
现在我们来测试一下我们的List类 这里的PrintList是遍历const类弄的
void test_list1()
{
list
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
list
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
lt.push_front(10);
lt.push_front(20);
lt.push_front(30);
lt.push_front(40);
for (auto e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
lt.pop_back();
lt.pop_back();
lt.pop_back();
for (auto e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
lt.pop_font();
for (auto e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void PrintList(const list
{
list
while (it!=clt.end())
{
//*it += 10;
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
}
void test_list2()
{
list
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
lt.push_back(6);
PrintList(lt);
list
PrintList(lt1);
/*lt.clear();
PrintList(lt);*/
}
4.代码完整版
namespace mylist
{
template
struct ListNode
{
ListNode
ListNode
T _data;
ListNode(const T& x= T())
: _next(nullptr)
, _prev(nullptr)
, _data(x)
{}
};
/*typedef ListIterator
typedef ListConstIterator
//写模板,编译器生成两个类
template
struct ListIterator
{
typedef ListNode
typedef ListIterator
Node* _node;
ListIterator(Node* node)
:_node(node)
{}
//*it
//T& operator*()
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
//it->//
//T* operator->()
Ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
//++it
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//++it
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//--it
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
bool operator!=(const Self& it)
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const Self& it)
{
return _node == it._node;
}
};
//template
//struct ListConstIterator
//{
// typedef ListNode
// typedef ListConstIterator
//
// Node* _node;
//
// ListConstIterator(Node* node)
// :_node(node)
// {}
//
// //*it
// const T& operator*()
// {
// return _node->_data;
// }
//
// //it->//
// const T* operator->()
// {
// return &_node->_data;
// }
//
// //++it
// Self& operator++()
// {
// _node = _node->_next;
// return *this;
// }
//
// //++it
// Self operator++(int)
// {
// Self tmp(*this);
// _node = _node->_next;
//
// return tmp;
// }
//
// //--it
// Self& operator--()
// {
// _node = _node->_prev;
// return *this;
// }
//
// Self operator--(int)
// {
// Self tmp(*this);
// _node = _node->_prev;
//
// return tmp;
// }
//
// bool operator!=(const Self& it)
// {
// return _node != it._node;
// }
//
// bool operator==(const Self& it)
// {
// return _node == it._node;
// }
//};
template
class list
{
typedef ListNode
public:
/*typedef ListIterator
typedef ListConstIterator
typedef ListIterator
typedef ListIterator
iterator begin()
{
//return iterator(_head->_next);
return _head->_next;
}
iterator end()
{
return _head;
}
//因为const迭代器需要的是指向的内容不能被修改，所以const iterator不能用
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}
void empty_init()
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
list()
{
empty_init();
}
//lt2(lt1)
list(const list
{
empty_init();
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
void swap(list
{
std::swap(_head, lt._head);
std::swap(_size,lt._size);
}
//lt1 = lt3
list
{
swap(lt);
return *this;
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
/*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;
}*/
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(),x);
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void pop_font()
{
erase(begin());
}
void insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* cur = pos._node;
Node* newnode = new Node(val);
Node* prev = cur->_prev;
_size++;
//连接关系
prev->_next = newnode;
newnode->_prev = prev;
newnode->_next = cur;
cur->_prev = newnode;
}
iterator erase(iterator pos)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
_size--;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
return iterator(next);
}
size_t size() const
{
return _size;
}
bool empty()
{
return _size == 0;
}
private:
Node* _head;
size_t _size;
};
void test_list1()
{
list
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
list
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
lt.push_front(10);
lt.push_front(20);
lt.push_front(30);
lt.push_front(40);
for (auto e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
lt.pop_back();
lt.pop_back();
lt.pop_back();
for (auto e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
lt.pop_font();
for (auto e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void PrintList(const list
{
list
while (it!=clt.end())
{
//*it += 10;
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
}
void test_list2()
{
list
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
lt.push_back(6);
PrintList(lt);
list
PrintList(lt1);
/*lt.clear();
PrintList(lt);*/
}
}
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柚子快报邀请码778899分享：c++ List的模拟实现
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