文章目录
- 前言
- 一、适配器
- ①模拟实现栈
- ②模拟实现对列
- 二、反向迭代器
- 三、仿函数
- 总结
前言
我们先来笼统的介绍一下今天的三个内容。
-
适配器——简单的理解就是复用，用已经实现的轮子，来继续实现某种功能。
-
反向迭代器——原理很简单，就是对称+复用（已经造好的正向迭代器）
-
仿函数——与函数用法相同的类，用于排序，比如大堆，小堆，升序，降序。
一、适配器
适配器的功能，在我们模拟实现栈和对列时十分方便！
先用这两个例子感受一下。
①模拟实现栈
template<class T,class Con = deque<T>>
class stack
{
public:
void push(const T& val)
{
st.push_back(val);
}
void pop()
{
st.pop_back();
}
T& top()
{
return st[st.size() - 1];
}
size_t size()
{
return st.size();
}
bool empty()
{
return st.empty();
}
private:
Con st;
};
②模拟实现对列
template<class T, class Con = deque<T>>
class queue
{
public:
void push(const T& val)
{
qu.push_back(val);
}
void pop()
{
qu.pop_front();
}
T& front()
{
return qu[0];
}
size_t size()
{
return qu.size();
}
bool empty()
{
return qu.empty();
}
private:
Con qu;
};
这里的模板参数：
template<class T, class Con = deque<T>>
//这就是适配器
看完这两个例子，你可能会明白，并且可能会惊讶于适配器的方便之处。
并且这里也给了模板一个用法——缺省参数。
且如果是全缺省的话，我们示例化还是要给参数列表的。
如下：
stack<> st;
再来谈谈deque，你可能会好奇，这里在栈的第二个缺省参数为啥不给vector<T>, 对列的第二个缺省参数为啥不给list<T>。
要弄清楚原因我们先得了解deque的基本结构：
我们知道这个中控数组一旦满了，就要考虑扩容的问题，那该如何扩呢？
只需要将中控数组进行扩容，然后将指针拷贝过去即可。
因此相较于vector无需动数据即可完成扩容！—— 提高了扩容的效率。
相较于vector，这种结构也支持随机访问，不过得通过计算，这样高频率的随机访问效率会降低，缓冲命中率也有一定的下降。
相较于list，由于list是单个申请单个释放，因此deque的缓冲命中率较高。
但是相较于list，如果deque要在中间插入数据，那效率就会降低，这一点不如list。
这样：
- stack结构，实现尾插尾删功能，如果要考虑扩容的效率，deque的优势更大。
- queue结构，实现尾插头删功能，如果要考虑到缓冲命中率，deque的优势更大。
因此库里采用了deque来实现栈和对列！
二、反向迭代器
我们先来看库里的实现方式：
- vector
- list
可以看到，这里呈现对称的方式，但是如何解引用是关键。
库里是这样实现的：
Reverse_iterator operator* ()
{
Iterator tmp(_it);
return *--tmp;
}
这里使用了正向迭代器的拷贝构造，然后再减减访问反向迭代器的下一个元素，这样实现了错位，也能刚好利用实现好的正向迭代器。
剩余的就不难实现了：
template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
struct Reverse_iterator
{
typedef Reverse_iterator<Iterator, Ref, Ptr> self;
//自定义的类型不能被当做类名进行使用
Reverse_iterator(const Iterator& it)
{
_it = it;
}
self& operator ++()
{
_it--;
return *this;
}
self operator ++(int)
{
self tmp(_it);
_it--;
return self;
}
Ref operator* ()
{
Iterator tmp(_it);
return *--tmp;
}
Ptr operator->()
{
return _it.operator->();
}
bool operator!=(const Reverse_iterator&it)const
{
return _it != it._it;
}
bool operator==(const Reverse_iterator& it)const
{
return _it == it._it;
}
Iterator _it;
};
然后我们只需在容器里加上下面的代码即可完成复用！
typedef list_iterator<T,T&,T*> iterator;
typedef list_iterator<T,const T&,const T*> const_iterator;
typedef Reverse_iterator<iterator, T, T*> reverse_iterator;
typedef Reverse_iterator <const_iterator, const T, const T*>\
const_reverse_iterator;
reverse_iterator rbegin()
{
return end();
//这里会调用拷贝构造
}
reverse_iterator rend()
{
return begin();
}
三、仿函数
我们这里先实现一个优先级对列——大堆。
template<class T,class Container = vector<T>>
class priority_queue
{
//建大堆
void AdjustDown(int parent)
{
//假设左孩子较大
size_t child = parent * 2 + 1;
//因为是往下比较，所以child应在范围内
while (child < con.size())
{
//先选出来较大的孩子，当然前提得存在。
if (child + 1 < con.size() && con[child] < con[child + 1])
{
child = child + 1;
}
//再跟父节点进行比较，如果孩子大就换
if (con[parent]< con[child])
{
swap(con[parent], con[child]);
//因为是向下比较的，所以要看parent是不是还比下面的孩子大。
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
//建大堆
void AdjustUp(int child)
{
int parent = (child - 1) / 2;
while (parent >= 0)
{
if (con[parent] < con[child])
{
swap(con[parent], con[child]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
public:
template<class InputIterator>
priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
{
InputIterator it = first;
while (it != last)
{
con.push_back(*it);
it++;
}
//进行调堆
//从最后一个叶子结点的父节点开始。
//时间复杂度O(N)
for (int i = ((con.size() - 1) - 1) / 2; i >= 0; i--)
{
AdjustDown(i);
}
}
void pop()
{
swap(con[0], con[con.size() - 1]);
con.pop_back();
AdjustDown(0);
}
void push(const T& val)
{
con.push_back(val);
AdjustUp(con.size() - 1);
}
size_t size()
{
return con.size();
}
bool empty()
{
return con.empty();
}
T top()const
{
return con[0];
}
priority_queue()
{}
private:
Container con;
};
这里的大堆算是实现了，借助这二叉树的一点点知识。
- 那如果我们还要实现小堆呢？
用不用cv一份，再改呢？其实不用，只需要写一个仿函数即可。
template<class T>
struct Less
{
bool operator()(const T &x1 ,const T& x2)
{
return x1 < x2;
}
};
template<class T>
struct Greater
{
bool operator()(const T& x1, const T& x2)
{
return x1 > x2;
}
};
如何使用呢？用类模板+重载函数的掉用。
template<class T,class Container = vector<T>,class Compare = Less<T>>
class priority_queue
{
//建大堆
void AdjustDown(int parent)
{
//假设左孩子较大
size_t child = parent * 2 + 1;
//因为是往下比较，所以child应在范围内
while (child < con.size())
{
//先选出来较大的孩子，当然前提得存在。
if (child + 1 < con.size() && com(con[child] , con[child + 1]))
{
child = child + 1;
}
//再跟父节点进行比较，如果孩子大就换
if (com(con[parent], con[child]))
{
swap(con[parent], con[child]);
//因为是向下比较的，所以要看parent是不是还比下面的孩子大。
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
//建大堆
void AdjustUp(int child)
{
int parent = (child - 1) / 2;
while (parent >= 0)
{
if (com(con[parent] , con[child]))
{
std::swap(con[parent], con[child]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
public:
template<class InputIterator>
priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
{
InputIterator it = first;
while (it != last)
{
con.push_back(*it);
it++;
}
//进行调堆
//从最后一个叶子结点的父节点开始。
//时间复杂度O(N)
for (int i = ((con.size() - 1) - 1) / 2; i >= 0; i--)
{
AdjustDown(i);
}
}
void pop()
{
swap(con[0], con[con.size() - 1]);
con.pop_back();
AdjustDown(0);
}
void push(const T& val)
{
con.push_back(val);
AdjustUp(con.size() - 1);
}
size_t size()
{
return con.size();
}
bool empty()
{
return con.empty();
}
T top()const
{
return con[0];
}
priority_queue()
{}
private:
Container con;
Compare com;
};
这样既可以当做大堆使用，也可以当做小堆使用。
总结
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