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STL容器适配器
适配器模式：
| 在C++中，适配器是一种设计模式，有时也称包装样式； |
| 通过将类自己的接口包裹在一个已存在的类中，使得因接口不兼容而不能在一起工作的类能在一起工作； |
| 也就是将一个类的接口转换成用户期望的. |
既然是容器适配器当然是适配容器的了，这里简单了解一下这些适配器通常会适配哪些容器：
栈通常默认适配双端队列deque，也可以使用向量vector或者链表list.
队列通常也默认适配双端队列deque，也可以使用链表list.
优先级队列通常是使用向量vector，也可以使用双端队列deque，但效率不如vector.
容器vector和list相信大家并不陌生，不多做介绍，这里我们来了解一下双端队列;
deque定义:
| 双端队列是限定在两端插入/删除的线性表; |
| 同时是一种具有栈和队列性质的抽象数据类型； |
| 可以在任意一端出队/入队； |
deque底层结构：
这里我把存放有效数据的数组空间简称_buff数组；
_buff数组的首地址将存储在中控数组中，迭代器维护_buff数组与中控数组的结构；
首个_buff数组的首地址放在中控数组的中间位置，头插时申请的_buff数组首地址往左边放，尾插申请的往右边放.
注意：
| 双端队列头插时，是在_buff数组中，从右往左插入. |
特性：
- 支持下标随机访问
- 支持高效头插/头删，尾插/尾删.
优势：
- 相比vector，头插/头删效率很高，即使是扩容，也不需要移动大量数据.
- 相比list，底层申请的是一段连续的空间，空间利用率高.
缺陷：
- 不适合遍历，遍历时，迭代器需要频繁地检查是否移动到_buff数组的边界，效率低下.
- 中间插入/删除效率极低
栈
定义：
| 栈是计算机科学中的一种抽象资料类型，只允许在有序的线性资料集合的一端插入/删除数据; |
| 既线性数据结构; |
特性：
- 栈中存储的元素满足"后进先出"原则.
入栈/出栈演示:
在STL中栈使用的容器默认是双端队列;
既然栈是一端插入/删除的线性结构，那么vector和list同样可以作为底层容器，为什么默认使用双端队列呢？
和vector相比，虽然随机访问差了一点，但是当插入数据时，deque扩容的代价比vector（移动大量数据）小；
和list相比，deque每次开的是一段连续空间，空间利用率高于list.
而栈又不需要遍历（即没有迭代器），deque发挥了长处，又避开了短处.
栈适配器模拟实现：
#pragma once
#include<iostream>
#include<deque>
using namespace std;
namespace my_room
{
template<class T,class Container = deque<T>>
class Stack
{
public:
void push(const T& val)
{
_con.push_back(val);
}
void pop()
{
_con.pop_back();
}
const T& top()const
{
return _con.back();
}
size_t size()const
{
return _con.size();
}
bool empty()const
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
}
应用场景：
- 回溯法
- 递归
- 深度优先搜索
- 括号匹配
队列
定义：
| 队列是计算机科学中的一种抽象资料类型，只允许一端进另外一端出的线性数据结构. |
特性：
- 栈中存储的元素满足"先进先出"原则.
入队/出队演示：
在STL中队列使用的容器默认也是双端队列;
队列是一端删除、另一端插入数据的线性结构；
对于vector来说，头插/头删的效率低下，不推荐;
对于list来说，插入删除效率高效，但是如果频繁入队/出队容易生成内存碎片.
对于deque来讲头部/尾部插入删除效率高，内存利用率也高，故使用deque.
队列适配器模拟实现：
#pragma once
#include<iostream>
#include<deque>
using namespace std;
namespace my_room
{
template<class T, class Container = deque<T>>
class queue
{
public:
void push(const T& val)
{
_con.push_back(val);
}
void pop()
{
_con.pop_front();
}
T& front()
{
return _con.front();
}
const T& front()const
{
return _con.front();
}
T& back()
{
return _con.back();
}
const T& back()const
{
return _con.back();
}
size_t size()const
{
return _con.size();
}
bool empty()const
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
}
应用场景：
- 广度优先遍历
- 缓冲区管理
- 任务调度
- 消息队列
优先级队列
定义：
| 优先级队列是计算机科学中的一类抽象数据类型，结构中的每个元素都有各自的优先级； |
| 优先级最高的的元素最先得到服务，优先级相同的按其在结构中的顺序得到服务; |
| 优先级队列是非线性数据结构； |
特性：
- 结构中的元素会按照用户所期望的重要程度依次出队.
- 优先级队列的逻辑结构是堆，可以使用仿函数控制是大堆还是小堆，默认是大堆.
入队/出队演示：
STL中优先级队列默认使用vector，由于要支持向下调整算法，需要随机访问，所以不考虑list,
虽然vector扩容代价高于deque，但是该结构随机访问较频繁，相比于deque，vector随机访问弥补了扩容的短板，故默认使用vector做容器.
优先级队列适配器模拟实现：
#pragma once
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
namespace my_room
{
template<class T>
class Lessfunc
{
public:
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x < y;
}
};
template<class T>
class Greaterfunc
{
public:
bool operator()(const T& x, const T& y)
{
return x > y;
}
};
template<class T, class Container = vector<T>, class cmpare = Lessfunc<T>>
class priority_queue
{
void adjustdown(int parent)
{
int child = parent * 2 + 1;
while (child < _con.size())
{
if (child + 1 < _con.size() && cmpare()(_con[child], _con[child + 1]))
{
child++;
}
if (cmpare()(_con[parent], _con[child]))
{
std::swap(_con[child], _con[parent]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
void adjustup(int child)
{
int parent = (child - 1) / 2;
while (child > 0 && cmpare()(_con[parent], _con[child]))
{
std::swap(_con[child], _con[parent]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
}
public:
priority_queue()
{}
template<class Iterator>
priority_queue(Iterator first, Iterator last)
: _con(first, last)
{
//调成堆结构
for (int i = (_con.size() - 2) / 2; i >= 0; i--)
{
adjustdown(i);
}
}
void push(const T& val)
{
_con.push_back(val);
adjustup(_con.size()-1);
}
void pop()
{
std::swap(_con.front(), _con.back());
_con.pop_back();
adjustdown(0);
}
const T& top()const
{
return _con.front();
}
size_t size()const
{
return _con.size();
}
bool empty()const
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
}
注意：
| 仿函数，或者称为函数对象，它是实现了operator（）操作符的类对象，使该对象可以像函数一样被调用; |
| 在该模板中，cmpare是类型，需要先构造对象才能调用operator(); |
| 当不支持类型比较或者不是期望的比较时，需要手动实现仿函数; |
应用场景：
- 操作系统的任务调度
- 贪心算法
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