根据给定要求,模仿 STL list 的设计与实现 1)模仿 C++标准库(STL)中的双向列表(list),自己完成一个 list 的设计与实现 2)利用泛型编程,要求设计的 list 支持所有数据类型的数据处理,自定义链表节点的数据结构 3) list 能够实现元素遍历,即实现迭代器类,迭代器类能够实现*,++,--,==,!= 等运算符重载 4)所设计的 list 要实现构造函数、拷贝构造函数、析构函数、判空函数(empty)、获取 list 大小函数(size)、从指定位置插入函数(insert)、从 list 后面插入,删除元素(push_back,pop_back)、从list 前面插入、删除元素 (push_front,pop_front)、删除指定位置元素 (erase) 5) list 的排序函数(sort),交换函数(swap)可以选做 6)设计实现完成后,要提供测试代码,验证设计的正确性 7)鼓励设计和实现中使用 C++ 11 的新特性,也可以考虑自己将实现的list 进行动态库封装调用
时间: 2024-02-20 20:59:53 浏览: 136
C++标准库中的list设计
好的,这是一个比较大的项目,需要一定的时间和精力来完成。我可以帮您提供一些思路和代码实现,但是具体的实现和测试还需要您自己完成。以下是一些基本的思路和代码实现:
1. 定义链表节点的数据结构
首先需要定义链表节点的数据结构,包括节点的值、前驱节点和后继节点。这里可以使用模板类来实现支持所有数据类型的数据处理。
```cpp
template <typename T>
struct ListNode {
T value;
ListNode* prev;
ListNode* next;
ListNode(const T& v): value(v), prev(nullptr), next(nullptr) {}
};
```
2. 定义 list 类
定义 list 类,包括构造函数、拷贝构造函数、析构函数、判空函数、获取 list 大小函数等基本函数。其中,构造函数需要初始化头节点和尾节点,拷贝构造函数需要实现深拷贝,析构函数需要释放链表中所有节点的内存。
```cpp
template <typename T>
class List {
public:
List(): head(new ListNode<T>(T())), tail(head), length(0) {}
List(const List<T>& other);
~List();
bool empty() const;
int size() const;
void insert(ListNode<T>* node, const T& value);
void push_back(const T& value);
void pop_back();
void push_front(const T& value);
void pop_front();
void erase(ListNode<T>* node);
List<T>& operator=(const List<T>& other);
private:
ListNode<T>* head;
ListNode<T>* tail;
int length;
};
```
3. 实现迭代器类
实现迭代器类,包括重载 *、++、--、==、!= 等运算符,以实现元素的遍历。
```cpp
template <typename T>
class ListIterator {
public:
ListIterator(ListNode<T>* node): current(node) {}
T& operator*() const { return current->value; }
ListIterator& operator++() { current = current->next; return *this; }
ListIterator& operator--() { current = current->prev; return *this; }
bool operator==(const ListIterator& other) const { return current == other.current; }
bool operator!=(const ListIterator& other) const { return current != other.current; }
private:
ListNode<T>* current;
};
```
4. 实现 list 类的各种函数
实现 list 类的各种函数,包括从指定位置插入函数、从 list 后面插入、删除元素(push_back,pop_back)、从 list 前面插入、删除元素(push_front,pop_front)、删除指定位置元素 (erase)等。
```cpp
template <typename T>
void List<T>::insert(ListNode<T>* node, const T& value) {
ListNode<T>* new_node = new ListNode<T>(value);
new_node->prev = node->prev;
new_node->next = node;
node->prev->next = new_node;
node->prev = new_node;
++length;
}
template <typename T>
void List<T>::push_back(const T& value) {
insert(tail, value);
}
template <typename T>
void List<T>::pop_back() {
if (tail != head) {
ListNode<T>* node = tail;
tail = node->prev;
tail->next = nullptr;
delete node;
--length;
}
}
template <typename T>
void List<T>::push_front(const T& value) {
insert(head->next, value);
}
template <typename T>
void List<T>::pop_front() {
if (head->next != tail) {
ListNode<T>* node = head->next;
head->next = node->next;
node->next->prev = head;
delete node;
--length;
}
}
template <typename T>
void List<T>::erase(ListNode<T>* node) {
if (node != head && node != tail) {
node->prev->next = node->next;
node->next->prev = node->prev;
delete node;
--length;
}
}
template <typename T>
bool List<T>::empty() const {
return length == 0;
}
template <typename T>
int List<T>::size() const {
return length;
}
```
5. 实现 list 类的排序函数和交换函数
可以选做 list 类的排序函数和交换函数。排序函数可以使用快速排序、归并排序等算法实现,交换函数可以交换两个节点的值。
6. 编写测试代码
编写测试代码,验证设计的正确性。可以测试 list 类的各种函数、迭代器的使用、排序函数和交换函数的正确性等。
这是一个比较大的项目,需要一定的时间和精力来完成。如果您需要更详细的代码实现或者有其他问题,可以告诉我。
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