STL之序列式容器list与forward_list

Posted 2020-08-19

  List (双向链表) 与 forwardlist (单向链表) 算是非常基础的数据结构了，这里只是简单介绍下其结构及应用。

  以list为例：

         其节点模板：

template <class T>
struct  _list_node {
    _list_node<T>* prev;
    _list_node<T>* next;
    T data;
};

　　　　　　结构示意图

 

　　关于list的迭代器

　　由于list的节点并不一定在存储空间中连续存在，所以list不再能够像vector一样以普通指针作为迭代器。由于list是一个双向链表，迭代器应该具备前移，后移的能力，所以list提供的是Bidirectional iterators.(双向迭代器)

　　List有一个重要性质：插入操作（insert）和接合操作(splice)都不会造成原有的list迭代器的失效。这在vector是不成立的。（vector的插入操作可能会造成空间的重新分配，导致原有的迭代器全部失效）。甚至list的元素删除操作(erase)，也只有“指向被删除元素”的那个迭代器失效，其他迭代器不受任何影响。（迭代器结构，如图：）

 　　

 

　　SGI list不仅是一个双向链表，而且还是个环状双向链表。List模板如下：

template <class T, class Alloc = allocator<T> >
class list {
//…
protected:
    link_type node;     // _list_node<T>* node
};

　　　　　　　　　　　　其构造如图所示：

              

　　测试代码如下：

#include <list>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{
    list<int, allocator<int>> mylist;
    cout << "size = " << mylist.size() << endl;      // size = 0
        
    mylist.push_back(1);
    mylist.push_back(4);
    mylist.push_back(3);
    mylist.push_back(9);
    mylist.push_back(9);

    cout << "size = " << mylist.size() << endl;     // size = 5
    
    list<int>::iterator iter;
    for (iter = mylist.begin(); iter != mylist.end(); iter++) {
        cout << *iter << " ";                       // 1 4 3 9 9
    }
    cout << endl;
    
    iter = find(mylist.begin(), mylist.end(), 3);
    if (*iter == 3) {
        mylist.insert(iter, 99);
    }
    
    cout << "size = " << mylist.size() << endl;     // size = 6
    cout << *iter << endl;                          // 3
    
    iter = find(mylist.begin(), mylist.end(), 1);
    if (*iter == 1) {
        cout << *(mylist.erase(iter)) << endl;      // 4
    }
    
    for (iter = mylist.begin(); iter != mylist.end(); iter++) {
        cout << *iter << " ";                       //  4 99 3 9 9
    }
    cout << endl;
    
    return 0;
}

　　forward_list（单向链表）与list(双向链表）的区别主要在于，前者的迭代器属于单向的forward iterator, 后者的迭代器属于双向的bidirectional iterator. 为此，forward_list的功能自然也就受到了很多限制。不过，单向链表所消耗的空间更小（没有指向前面节点的指针），某些操作更快，也不失为一种选择。这里就不详细介绍了，附2张结构示意图。

　　　　　　　　　　　　　　forward_list迭代器示意图：

　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　存储构造如图所示：