stack和queue
- 1.stack
- stack的模拟实现
- 2.queue
- queue的模拟实现
- 3.容器适配器
- 3.1. 什么是容器适配器
- 3.2. STL标准库中stack和queue的底层结构
- 3.3. deque的简单介绍
- 3.3.1. deque原理介绍
- 3.3.2. deque的缺陷
- 3.3.3. 为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器
1.stack
stack的模拟实现
从栈的接口中可以看出，栈实际是一种特殊的vector，因此使用vector完全可以模拟实现stack。
#pragma once
#include<assert.h>
namespace zxj
{
//template<class T,class Container=vector<T>>
//template<class T,class Container=list<T>>
template<class T,class Container=deque<T>>
class stack
{
public:
void push(T val)
{
_con.push_back(val);
}
void pop()
{
_con.pop_back();
}
T& top()
{
return _con.back();
}
const T& top()const
{
return _con.back();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
void TestStack()
{
stack<int>st;
st.push(1);
st.push(2);
st.push(3);
st.push(4);
while (!st.empty())
{
cout << st.top() << " ";
st.pop();
}
cout << endl;
}
}
2.queue
底层容器要满足以下操作
queue的模拟实现
#pragma once
#include<assert.h>
namespace zxj
{
//template<class T, class Container = list<T>>
template<class T, class Container = deque<T>>
class queue
{
public:
void push(T val)
{
_con.push_back(val);
}
void pop()
{
_con.pop_front();
}
T& back()
{
return _con.back();
}
const T& back()const
{
return _con.back();
}
T& front()
{
return _con.front();
}
const T& front()const
{
return _con.front();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
void TestQueue()
{
queue<int>st;
st.push(1);
st.push(2);
st.push(3);
st.push(4);
while (!st.empty())
{
cout << st.front() << " ";
st.pop();
}
cout << endl;
}
}
3.容器适配器
3.1. 什么是容器适配器
适配器是一种设计模式(设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结)，该种模式是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。
3.2. STL标准库中stack和queue的底层结构
虽然stack和queue中也可以存放元素，但在STL中并没有将其划分在容器的行列，而是将其称为容器适配器，这是因为stack和队列只是对其他容器的接口进行了包装，STL中stack和queue默认使用deque，比如：
3.3. deque的简单介绍
3.3.1. deque原理介绍
deque(双端队列)：是一种双开口的"连续"空间的数据结构，双开口的含义是：可以在头尾两端进行插入和删除操作，且时间复杂度为O(1)，与vector比较，头插效率高，不需要搬移元素；与list比较，空间利用率比较高。
deque并不是真正连续的空间，而是由一段段连续的小空间拼接而成的，实际deque类似于一个动态的二维数组，其底层结构如下图所示：
双端队列底层是一段假象的连续空间，实际是分段连续的，为了维护其“整体连续”以及随机访问的假象，落在了deque的迭代器身上，因此deque的迭代器设计就比较复杂，如下图所示：
那deque是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢？
3.3.2. deque的缺陷
与vector比较，deque的优势是：头部插入和删除时，不需要搬移元素，效率特别高，而且在扩容时，也不需要搬移大量的元素，因此其效率是必vector高的。
与list比较，其底层是连续空间，空间利用率比较高，不需要存储额外字段。
但是，deque有一个致命缺陷：不适合遍历，因为在遍历时，deque的迭代器要频繁的去检测其是否移动到某段小空间的边界，导致效率低下，而序列式场景中，可能需要经常遍历，因此在实际中，需要线性结构时，大多数情况下优先考虑vector和list，deque的应用并不多，而目前能看到的一个应用就是，STL用其作为stack和queue的底层数据结构。
3.3.3. 为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器
