数据结构与算法(4) -- list、queue以及stack
今天主要给大家介绍几种数据结构,这几种数据结构在实现原理上较为类似,我习惯称之为类list的容器。具体有list、stack以及queue。
list的节点Node
首先介绍下node,也就是组成list的节点。从面向对象的角度来说节点也是就一个类,list里面包含了node对象的实例,以及操作/管理这些实例的方法。先给出一个粗糙的node的C++代码如下代码块所示。可以看出除了保有当前节点的信息,其还有指向前一个节点和后一个节点的指针。如果单独使用当然另外还需要相应的构造函数。如果是使用node组成其他的如list数据结构,也可以不需要node自己的构造函数,而完全交由list分配空间和数据,这部分可以参考《STL源码剖析》。好吧,扯得有点远了,为了讲述的简单,后面的代码都将采取简易的实现方式,如有不妥欢迎私信。
template
struct Node
{
typedef void * void_pointer;
void_pointer prev;
void_pointer next;
T data;
Node(T data){
this->data = data;
prev = nullptr;
next = nullptr;
}
};
Node构成的数据结构有哪些
说完了node,那么由node(或其变体)作为基本单元的数据结构有哪些呢?当然首先有list(链表),其次stack(栈)以及queue(队列)也是哈。list是双向链接的,头和尾都可以插入和删除node,当然中间插入删除也是可以的。而stack则是先进后出的队列,啥意思呢,也就是说:插入和删除都是针对最顶层的node的;queue则不同,它是先进先出的,和我们日常排队买东西是一样的原理。接下来分别介绍。
list
先来个图感性认识一下:
其实看了图之后也就无需多言了哈,不就是node一个链接一个么。嘿,简单!!!
stack
那stack呢,更加简单啦。只要将双向的链表换成单向的链表就可以实现了哈。在表的前端插入来实施push操作,通过删除表的前端元素来完成pop操作。top操作知识考察表前端元素并返回它的值。(当然stack也可以用基于vector来实现)。
queue
先进先出,其实现可以基于链表。但是也可以基于deque/vector。与stack一样若基于已有的结构,其实现是较为简单的,这里不详细叙述。
实现一个list
其实从stl的源码可以看出,要真正实现一个list并不像看上去那么简单。考虑到内存分配以及构造的细节,还是比较麻烦的。这里我们主要是为了掌握list的基本结构,对其主要操作做一个了解。所以不必写那么复杂的实现(哈哈,太复杂的我也写不好,还是建议阅读源码哈)。
list的迭代器
迭代器是后需几乎所有操作的基础。那么怎么组织这个迭代器呢,或者换句换说,迭代器在哪里定义呢?我们可以这么组织我们的代码:
using namespace std;
template
class List
{
private:
struct Node
{
...
};
public:
class const_iterator
{
public:
...
protected:
Node *current;
...
friend class List