list这个迭代器是双向迭代器，与vector的迭代器具有很大的区别，主要在于双向迭代器不支持＋- 操作
正由于list的双向迭代器，因此<algorithm>中的sort()函数无法使用，list单独实现了一个sort()函数，但效率极低。
一、list的介绍与使用
- list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代。
- list的底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向
其前一个元素和后一个元素。 - list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高
效。 - 与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。
- 与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list
的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间
开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这
可能是一个重要的因素)
二、list的模拟实现
2.1 节点类
//结点
template<class T>
struct ListNode
{
T _data;
ListNode<T>* _prev;
ListNode<T>* _next;
ListNode(const T& x=T()):_prev(nullptr),_next(nullptr),_data(x){}
};
2.2 迭代器类
由于在遍历时需要实现++的操作，但是链表并不是连续的，因此需要对结点的行为进行重新定义，就有了这个类
//迭代器
template<class T,class ref,class ptr>
struct ListIterator
{
typedef ListNode<T> Node;
typedef ListIterator 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)
{
Node* temp = *this;
_node = _node->_next;
return temp;
}
self& operator--(int)
{
Node* temp = *this;
_node = _node->_prev;
return temp;
}
bool operator!=(const self& x)
{
return _node != x._node;
}
bool operator==(const self& x)
{
return _node == x._node;
}
ref operator*()
{
return _node->_data;
}
ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
};
2.3 list类
//链表
template<class T>
class list
{
typedef ListNode<T> Node;
typedef ListIterator<T,T&,T*> iterator;
typedef ListIterator<T,const T&,const T*> const_iterator;
private:
Node* _head;
public:
void empty_head()
{
_head = new Node();
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
}
list()
{
empty_head();
}
list(const list& lt)
{
empty_head();
for (const auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
list(initializer_list<T> il)
{
empty_head();
for (const auto& e : il)
{
push_back(e);
}
}
list<T>& operator=(list<T> lt)
{
swap(_head, lt._head);
return *this;
}
void clear()
{
auto it = begin();
while (it != end())
{
it=erase(it);//连续的删除，可能造成迭代器失效
}
}
~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;*/
insert(end(), x);
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x);
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
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);
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* newnode = new Node(x);
newnode->_prev = prev;
prev->_next = newnode;
cur->_prev = newnode;
newnode->_next = cur;
return iterator(newnode);
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
return next;
}
};
