【C++】适配器模式 - - stack/queue/deque

news2024/11/24 12:46:49

一、适配器模式

1.1迭代器模式

1.2适配器模式

二、stack

2.1stack 的介绍和使用

2.2stack的模拟实现

三、queue

3.1queue的介绍和使用

3.2queue的模拟实现

四、deque（不满足先进先出，和队列无关）

4.1deque的原理介绍

4.2deque的特点（支持头删，支持随机访问）

4.3deque的底层结构（buffer+中控指针数组）

五、总结

答案一：

答案二：

答案三：

一、适配器模式

1.1迭代器模式

其实我们在前面学习 string、vector 和 list 时就已经接触过设计模式了 – 迭代器就是一种设计模式；迭代器模式是封装后提供统一的接口 iterator，在不暴露底层实现细节的情况下，使得上层能够以相同的方式来访问不同的容器。

1.2适配器模式

适配器模式则是：

用已有的东西封装转换出想要的东西

二、stack

2.1stack 的介绍和使用

和我们以前学的容器不同，为了不破坏栈 LIFO 的特性，stack 不提供迭代器，所以 stack 不是迭代器模式，而是一种容器适配器

如图，stack 使用 dqueue 容器作为默认的适配容器（后面讲一个吕布和诸葛亮的参照），关于 dqueue 的内容，我们放在文章最后面讲。

stack的常用接口：

函数说明	接口说明
stack()	构造空的栈
empty()	检测stack是否为空
size()	返回stack中元素的个数
top()	返回栈顶元素的引用
push()	栈顶入栈
pop()	栈顶出栈

2.2stack的模拟实现

在了解了适配器模式之后，我们就可以将适配器作为类的第二个模板参数，然后通过传递不同的适配容器来实现栈了：

如上，vector 和 list 都可以作为 stack 的适配容器，我们可以通过给定不同的第二个模板参数来使用不同的容器适配 stack；

但是出于随机抽取和缓存命中的考虑，vector 显然更适合作为 stack 的适配容器，那么我们可以还可以将 vector 设置为 stack 的默认适配容器，这样，我们以后定义栈对象时就不用显式指定 vector 了

stack.h 文件

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>

namespace lzy {
	template<class T, class Container = std::vector<T>>
	class stack {
	public:
		//构造和析构不用写，默认生成的构造和析构对于自定义类型会调用它们的构造和析构函数

		bool empty() const {
			return _Con.empty();
		}

		size_t size() const {
			return _Con.size();
		}

		T& top() {
			return _Con.back();  //数组尾部作为栈的栈顶
		}

		const T& top() const {
			return _Con.back();
		}

		void push(const T& val) {
			_Con.push_back(val);  //在数组尾部插入数据
		}

		void pop() {
			_Con.pop_back();
		}

	private:
		Container _Con;
	};
}

测试代码：

void test_stack() {
	//stack<int, std::vector<int>> st1;
	//stack<int, std::list<int>> st2;

	//stack<int> st1;  //默认使用vector做适配容器
	//stack<int, std::list<int>> st2;  //使用其他容器做适配容器需要显式指定

	stack<int> st;
	st.push(1);
	st.push(2);
	st.push(3);
	st.push(4);
	st.push(5);

	cout << st.size() << endl;

	while (!st.empty()) {
		cout << st.top() << " ";
		st.pop();
	}
	cout << endl;
}

三、queue

3.1queue的介绍和使用

和 stack 一样，queue 也是一种容器适配器，也不提供迭代器

可以看到，queue 也是使用 deque 作为默认适配容器，和之前一样，deque 我们放在最后面讲。

queue 常用接口的使用

函数声明	接口说明
queue()	构造空的队列
empty()	检测队列是否为空
size()	返回队列中有效元素的个数
front()	返回队头元素的引用
back()	返回队尾元素的引用
push()	在队尾将元素val入队列
pop()	将队头元素出队列

3.2queue的模拟实现

这里queue与stack不同的是，stack俩个均可，但是vector更好；但是队列这里头删用vector是效率很低的办法，所以队列只可以用list

queue.h

#pragma once

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>

namespace lzy {
	template<class T, class Container = std::list<T>>
	class queue {
	public:
		//构造和析构不用写，默认生成的构造和析构对于自定义类型会调用它们的构造和析构函数

		bool empty() const {
			return _Con.empty();
		}

		size_t size() const {
			return _Con.size();
		}

		T& front() {
			return _Con.front();  //第一个节点为队头
		}

		const T& front() const {
			return _Con.front();
		}

		T& back() {
			return _Con.back();  //最后一个节点为队尾
		}

		const T& back() const {
			return _Con.back();  //最后一个节点为队尾
		}

		void push(const T& val) {
			_Con.push_back(val);  //在链表尾部插入节点
		}

		void pop() {
			_Con.pop_front();  //删除第一个节点
		}

	private:
		Container _Con;
	};
}

测试代码：

void test_queue() {
	queue<int> q; //默认使用list做适配容器
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(3);
	q.push(4);
	q.push(5);

	cout << q.size() << endl;

	while (!q.empty()) {
		cout << q.front() << " ";
		q.pop();
	}
	cout << endl;
}