面向对象程序设计之链表 list 的简析(C++)

简介：链表是一个双向的结构，与string与vector不同的是他不支持[]访问，因为链表是由一个节点一个节点连接而成的，并不连续。我们可以在常数量级内对于链表进行插入与删除数据

1.构造函数

我们在cplusplus.com中可以查到链表总共有四种构造的方式：1.无参构造(默认构造)；2.使用n个val构造；3.迭代器区间构造；4.拷贝构造

接下来让我们简单创建一个链表并对其进行遍历

//n个val构造
list<int> lt(5, 1);
//迭代器遍历
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{cout << *it << " ";++it;
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

2.迭代器的简要了解

2.1按照功能分类

iterator：迭代器

reverse_iterator：反向迭代器

const iterator：只读迭代器

const reverse_iterator：只读反向迭代器

2.2按照性质分类

单向迭代器：forward_list/unordered_map/unorder_set......只支持 ++ 操作

双向迭代器：list/map/set........支持 ++ 、-- 操作

随机迭代器：string/vector/deque.........支持 ++ 、-- 、+ 、- 操作

还有两种迭代器可以作为了解，他们就是只读与只写迭代器，根据箭头各种迭代器之间可以近似理解为包含关系，即若一个函数参数要求单项迭代器，那么双向迭代器的参数同样可以，但是反之则不可以

比如如果我们使用不匹配的迭代器就有可能出错，例如库函数中的sort要求随机迭代器，因为其底层函数需要进行 - 的操作，如果是双向迭代器就无法进行该操作，就会报错

list<int> lt(5, 1);
sort(lt.begin(), lt.end());//错误,库函数中的sort要求使用随机迭代器类型

3.常用接口以及注意事项

3.1push_back

尾插函数，注意push_back只能插入单个数据，无法直接插入(1,1)这样类型的函数

//n个val构造
list<int> lt(5, 1);lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
//迭代器遍历
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{cout << *it << " ";++it;
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

3.2emplace_back

尾插函数，与push_back不同的是，emplace_back可以直接插入(2,2)这样的数据

struct A
{
public:A(int a1 = 1,int a2 = 1):_a1(a1),_a2(a2){}int _a1;int _a2;};list<A> lt;
A aa1(1, 1);
lt.push_back(aa1);
lt.push_back(A(2, 2));//匿名对象
//lt.push_back(2, 2);//报错lt.emplace_back(aa1);
lt.emplace_back(A(2, 2));
lt.emplace_back(2, 2);//可以直接尾插//迭代器遍历
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{cout << *it << " ";++it;
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

3.3insert

在指定位置之前插入数据，可以使用循环实现在任意位置插入数据

list<int> lt(5, 1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);lt.insert(lt.begin(), 10);//在首位前插入数据//在第k个位置之前插入数据
auto it = lt.begin();
int k = 3;
while (k--)
{it++;
}
lt.insert(it, 30);//迭代器遍历
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{cout << *it << " ";++it;
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

3.4erase

删除指定位置数据

list<int> lt(5, 1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);int x = 0;cin >> x;auto it = find(lt.begin(), lt.end(), x);//如果find没有找到就会返回第二个参数也就是lt.end()while (it != lt.end()){lt.erase(it);}//迭代器遍历
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{cout << *it << " ";++it;
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

3.5reverse

逆置链表

list<int> lt(5, 1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);lt.reverse();//迭代器遍历
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{cout << *it << " ";++it;
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

3.6sort

库函数中的sort函数不支持链表，所以链表自实现了一个sort函数来进行排序，默认是升序，可以使用仿函数来进行降序的调整即lt.sort(greater<int>())与lt.sort(less<int>())

list<int> lt(5, 1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);lt.sort();//迭代器遍历
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{cout << *it << " ";++it;
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

3.7merge

将两个有序链表进行合并，如果将second链表合并到first链表，则second链表就会置空，其合并的原理就是取小尾插到被合并链表

list<int> first;
first.push_back(1);
first.push_back(2);
first.push_back(3);
first.push_back(4);list<int> second;
second.push_back(10);
second.push_back(20);
second.push_back(30);
second.push_back(40);first.merge(second);
//范围for遍历
for (auto e : first)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : second)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

3.8unique

去重，注意只能对有序数据去重

list<int> lt(5, 1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;lt.unique();//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

3.9splice

剪切另一链表的指定数据到被粘贴链表，被剪切链表中被剪切的数据会直接删除，也可以对自身进行操作，即变化自身链表数据的顺序

list<int> first;
first.push_back(1);
first.push_back(2);
first.push_back(3);
first.push_back(4);list<int> second;
second.push_back(10);
second.push_back(20);
second.push_back(30);
second.push_back(40);auto it = first.begin();
it++;first.splice(it, second);//在First链表的第一个位置之后粘贴剪切后的数据
//范围for遍历
for (auto e : first)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : second)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;list<int> lt(5, 1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;int k = 0;
cin >> k;
auto it = find(lt.begin(), lt.end(), k);
if(it != lt.end())
{lt.splice(lt.begin(), lt, it);
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (auto e : lt)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;