一：stack容器

1.1：容器适配器

概念：容器适配器是用特定类封装作为其底层的容器，并提供一组特定的成员函数来访问元素，stack的底层容器可以是任意的类模板，或者一些其他的容器类，这些容器类应该支持以下功能：

• empty：判空操作

• back：获取栈顶（尾部）元素

• push_back：尾部插入元素

• pop_back：尾部删除元素

标准容器可以使用list和vector和deque来作为底层容器类模板，默认情况下不指定容器类模板，会使用deque（双端队列），但是由于deque效率不高，我们不用深刻研究。

从栈的接口中可以看出，栈就是一种特殊的vector，因此我们完全可以使用vector作为底层容器类模板。

1.2：vector实现stack

#include<vector>
namespace wjw
{
    template<class T>
    class stack
    {
    public:
        stack
        {}

        void push(const T& x)
        {
            _c.push_back(x);
        }
        void pop()
        {
            _c.pop_back();
        }
        T& top()
        {
            return _c.back();
        }
        const T& top()const
        {
            return _c.back();
        }
        size_t size()
        {
            return _c.size();
        }
        bool empty()
        {
            return _c.empty();
        }

    private:
        std::vector<T> _c;
    };
}

二：queue队列

2.1：list作底层容器

queue也是一种容器适配器，不指定底层容器类模板，依然使用deque（双端队列），由于队列需要头插，vector的头删需要挪动数据，尾插需要异地扩容(reserve)，效率低，因此我们可以使用list作为底层容器类模板。

#include<list>
namespace wjw1
{
    template<class T>
    class queue
    {
    public:
        queue
        {

        }
        void push(const T& x)
        {
            _c.push_back(x);
        }
        void pop()
        {
            _c.pop_front();
        }
        size_t size()
        {
            return _c.size();
        }
        const T& back()const
        {
            return _c.back();
        }
        T& back()
        {
            return _c.back();
        }
        T& front()
        {
            return _c.front();
        }
        const T& front()const
        {
            return _c.front;
        }
        bool empty()
        {
            return _c.empty();
        }
    private:
        std::list<T>  _c;
    };
}

三：priority_queue（优先级队列）

3.1：寻找第K大的元素(点击此处链接)

在C语言初阶数据结构，我们使用了二种思路。

• 1：构造大堆（父节点大于任意孩子节点），pop掉k-1个元素，就可以得到第k大的元素,该元素在堆顶。

• 2：构造小堆（父节点小于任意孩子节点），先把数组前k个元素push进去，因为构造的时候是左闭右开的区间，所以下标从k继续，遍历到=n结束，这样可以遍历剩下的n-k个元素，如果这n-k个元素有一个大于堆顶，就和堆顶交换，pop掉队尾，再向下调整。最后取堆顶元素。

3.2：底层实现

STL标准库给了3个模板参数，可以看到第二个是一个容器适配器，第三个等等再讲，是一个仿函数而且第二个和第三个参数都调用了默认构造函数。

less表示的是大堆。

3.2.1：push和pop

        void push(const T& x)
        {
            _con.push_back(x);
            adjust_up(_con.size()-1);
        }
        void pop()
        {
            swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);//交换元素
            _con.pop_back();
            adjust_down(0);
        }

3.2.2：adjust_up和adjust_down

        void adjust_up(size_t child)
        {
            size_t parent = (child - 1) / 2;
            while (child>0)
            {
                if (_con[parent] < _con[child])
                {
                    swap(_cont[parent], _con[child]);
                    child = parent;
                    parent = (child-1) / 2;
                }
            }
        }
        void adjust_down(size_t parent)
        {
            size_t child = parent * 2 + 1;
            while (child < _con.size())
            {
                if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1])
                {
                    child++;
                }
                if (_con[parent] < _con[child])
                {
                    swap(_con[parent], _con[child]);
                    parent = child;
                    child = parent * 2 + 1;
                    
                }
                else
                {
                    break;
                }

            }

        }

因为我们使用的是大堆，所以在判断逻辑的时候是如果父亲小于孩子就交换，但是如果我们指定是小堆构造，那就要提供另外一份相反的逻辑，这样代码复用率比较低，不简洁，因此我们引入仿函数。

3.2.3：仿函数

仿函数其实就是行为类似于函数的一个对象，那为什么c语言中sort的排序算法我们用了cmp函数指针，这里不用呢，函数指针无法与STL其他组件搭配比如adapter，也不能满足STL中对抽象性的要求，抽象性也就是泛型。

    template<class T>
    class less
    {
    public:
        bool operator()(const T& x, const T& y)const//const
        {
            return x < y;
        }
    };
    template<class T>
    class greater
    {
    public:
        bool operator()(const T& x, const T& y)const
        {
            return x > y;
        }
    };

那我们就可以改变一下调整算法

        void adjust_up(size_t child)
        {
            Compare cmp;
            size_t parent = (child - 1) / 2;
            while (child>0)
            {
                if (cmp(_con[parent],_con[child]))
                {
                    swap(_cont[parent], _con[child]);
                    child = parent;
                    parent = (child-1) / 2;
                }
            }
        }
        void adjust_down(size_t parent)
        {
            Compare cmp;
            size_t child = parent * 2 + 1;
            while (child < _con.size())
            {
                if (child + 1 < _con.size() && cmp(_con[parent], _con[child]))
                {
                    child++;
                }
                if (_con[parent] < _con[child])
                {
                    swap(_con[parent], _con[child]);
                    parent = child;
                    child = parent * 2 + 1;
                    
                }
                else
                {
                    break;
                }
            }
        }

3.2.4：构造函数

库里面提供迭代器构造，那就直接调用底层容器的迭代器构造即可。

提供默认构造，和显式的构造函数。

        priority_queue()
        {}
        priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
            :_con(first,last)
        {
            //保证每一个左右子树都是堆，找到最后一个孩子节点的父亲，向下调整
            for (size_t i = _con.size() - 1 - 1 / 2; i >= 0; --i)
            {
                adjust_down(i);
            }
        }

3.2.5：剩余代码

        const T& top()const
        {
            return _con[0];
        }
        bool empty()const
        {
            return _con.empty();
        }
        size_t size()const
        {
            return _con.size();
        }

3.2.6：总代码

namespace wjw3
{
    template<class T>
    class less
    {
    public:
        bool operator()(const T& x, const T& y)const//const
        {
            return x < y;
        }
    };
    template<class T>
    class greater
    {
    public:
        bool operator()(const T& x, const T& y)const
        {
            return x > y;
        }
    };
    template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<T>>
    class priority_queue
    {
    public:

        priority_queue()
        {}
        template<class InputIterator>
        priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
            :_con(first,last)
        {
            //保证每一个左右子树都是堆，找到最后一个孩子节点的父亲，向下调整
            for (size_t i = _con.size() - 1 - 1 / 2; i >= 0; --i)
            {
                adjust_down(i);
            }
        }
        void push(const T& x)
        {
            _con.push_back(x);
            adjust_up(_con.size()-1);
        }
        void pop()
        {
            swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);//交换元素
            _con.pop_back();
            adjust_down(0);
        }
        void adjust_up(size_t child)
        {
            Compare cmp;
            size_t parent = (child - 1) / 2;
            while (child>0)
            {
                if (cmp(_con[parent],_con[child]))
                {
                    swap(_cont[parent], _con[child]);
                    child = parent;
                    parent = (child-1) / 2;
                }
            }
        }
        void adjust_down(size_t parent)
        {
            Compare cmp;
            size_t child = parent * 2 + 1;
            while (child < _con.size())
            {
                if (child + 1 < _con.size() && cmp(_con[parent], _con[child]))
                {
                    child++;
                }
                if (_con[parent] < _con[child])
                {
                    swap(_con[parent], _con[child]);
                    parent = child;
                    child = parent * 2 + 1;
                    
                }
                else
                {
                    break;
                }

            }

        }
        const T& top()const
        {
            return _con[0];
        }
        bool empty()const
        {
            return _con.empty();
        }
        size_t size()const
        {
            return _con.size();
        }
    private:
        Container _con;
    };
}

四：反向迭代器

前面list的迭代器我们采用类模板封装的模式，这里我们的反向迭代器可以复用正向迭代器的代码，因此可以单独把反向迭代器写入一个头文件。

template<class Iterator,class Ref,class Ptr>
class reverse_iterator
{  
    typedef reverse_iterator<class Iterator, class Ref, class Ptr> self;
public:
    reverse_iterator(Iterator it)
        :it(it)
    {}
    Ref operator*()
    {
        Iterator temp = it;
        return *(--temp);
    }
    Ptr operator->()
    {
        return &(operator*());
    }
    self& operator++()
    {
        --it;
        return *this;
    }
    self& operator--()
    {
        ++it;
        return *this;
    }
    bool opeartor != (const Self& s)const
    {
        return it != s.it;
    }

private:
    Iterator it;
};

注意->的重载，在list中我们重载->的代码如下

        Ptr operator->()
        {
            return &pnode->_data;
        }

因为要用迭代器->数据，所以必须重载->让迭代器指向的是结构体对象data的地址，也就是这个结构体指针。

这里反向迭代器我们直接用解引用的重载再取地址，就等于拿到了这个对象的地址。

而对于*的重载，需要用--temp，是因为在正向迭代器构造对象的时候，我们的区间是左闭右开，因此反向迭代器需要反向对称，因为构造反向迭代器我们用的是end和begin迭代器，end指向末尾元素的下一个位置，所以把这个作为开头，那么迭代到begin后面一个位置结束，这样就拿不到第一个元素了，因此必须使用--。