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介绍

在导入头文件<list>之后，我们就可以使用C++内置的list库来使用链表

#include<list>

特点

1.双向迭代：<list> 在有头节点的情况下提供了双向迭代器，可以向前或者向后遍历元素

2.动态大小：<list> 的大小可以动态变化，不需要预先分配固定大小的内存

3.快速插入和删除：可以在列表的任何位置快速插入或删除元素，而不需要像向量那样移动大量元素

 声明和初始化

#include <iostream>
#include <list>int main() {std::list<int> lst1;                  // 空的liststd::list<int> lst2(5);               // 包含5个默认初始化元素的liststd::list<int> lst3(5, 10);           // 包含5个元素，每个元素为10std::list<int> lst4 = {1, 2, 3, 4};   // 使用初始化列表return 0;
}

常用函数

push_back(const T& val)	//在链表末尾添加元素
push_front(const T& val) //在链表头部添加元素
pop_back()	//删除链表末尾的元素
pop_front()	//删除链表头部的元素
insert(iterator pos, val)	//在指定位置插入元素
erase(iterator pos)	//删除指定位置的元素
clear()	//清空所有元素
size()	//返回链表中的元素数量
empty()	//检查链表是否为空
front()	//返回链表第一个元素
back()	//返回链表最后一个元素
remove(const T& val)	//删除所有等于指定值的元素
sort()	 //对链表中的元素进行排序
merge(list& other)	/ /合并另一个已排序的链表
reverse()	//反转链表
begin()    //返回链表的起始迭代器
end()    //返回链表的终点迭代器

模拟实现

 首先我们要用模板函数先定义一个节点的结构和构造函数

template<class T>
struct list_node
{T _data;list_node<T>* _next;list_node<T>* _prev;list_node(const T& data = T()):_data(data), _next(nullptr), _prev(nullptr){}
};

之后我们使用模板函数定义链表的迭代器

要实现++，--，==等运算符的重载

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

最后我们用模板函数再设计一下链表

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;iterator begin(){return _head->_next;}iterator end(){return _head;}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();}list(initializer_list<T> il){empty_init();for (auto& e : il){push_back(e);}}// lt2(lt1)list(const list<T>& lt){empty_init();for (auto& e : lt){push_back(e);}}// lt1 = lt3list<T>& operator=(list<T> lt){swap(lt);return *this;}~list(){clear();delete _head;_head = nullptr;}void clear(){auto it = begin();while (it != end()){it = erase(it);}}void swap(list<T>& lt){std::swap(_head, lt._head);std::swap(_size, lt._size);}void push_back(const T& x){insert(end(), x);}void push_front(const T& x){insert(begin(), x);}iterator insert(iterator pos, const T& x){Node* cur = pos._node;Node* prev = cur->_prev;Node* newnode = new Node(x);//结构为prev newnode curnewnode->_next = cur;cur->_prev = newnode;newnode->_prev = prev;prev->_next = newnode;++_size;return newnode;}void pop_back(){erase(--end());}void pop_front(){erase(begin());}iterator erase(iterator pos){assert(pos != end());Node* prev = pos._node->_prev;Node* next = pos._node->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;delete pos._node;--_size;return next;}size_t size() const{return _size;}bool empty() const{return _size == 0;}
private:Node* _head;size_t _size;
};