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🔖克心守己，律己则安
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[1.1 什么是适配器](#1.1 什么是适配器)
[1.2 STL标准库中stack和queue的底层结构](#1.2 STL标准库中stack和queue的底层结构)
>前言 ：栈和队列的使用非常简单，并且我们在数据结构部分已经运用的非常熟练了，下面我们就来直接剖析它们的底层结构！
1、容器适配器
1.1 什么是适配器
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。
1.2 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：
2、deque的简单介绍(了解)
2.1、deque的原理介绍
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？
2.2、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，因此其效率是比vector高的。
>与list比较 ，其底层是连续空间，**高级缓存利用率高！**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。
我们下面做两个简单的测试就可以很清晰的感受到这个缺陷了！
void test_op1()
{
srand(time(0));
const int N = 1000000;
deque<int> dq;
vector<int> v;
for (int i = 0; i < N; ++i)
{
auto e = rand() + i;
v.push_back(e);
dq.push_back(e);
}
int begin1 = clock();
sort(v.begin(), v.end());
int end1 = clock();
int begin2 = clock();
sort(dq.begin(), dq.end());
int end2 = clock();
printf("vector:%d\n", end1 - begin1);
printf("deque:%d\n", end2 - begin2);
}
无论是在测试还是发行版本下，在相同数据下使用相同的排序算法，我们可以看见vector的效率是明显高于deque的！
void test_op2()
{
srand(time(0));
const int N = 1000000;
deque<int> dq1;
deque<int> dq2;
for (int i = 0; i < N; ++i)
{
auto e = rand() + i;
dq1.push_back(e);
dq2.push_back(e);
}
int begin1 = clock();
sort(dq1.begin(), dq1.end());
int end1 = clock();
int begin2 = clock();
// 拷贝到vector
vector<int> v(dq2.begin(), dq2.end());
sort(v.begin(), v.end());
dq2.assign(v.begin(), v.end());
int end2 = clock();
printf("deque sort:%d\n", end1 - begin1);
printf("deque copy vector sort, copy back deque:%d\n", end2 - begin2);
}
这个测试的结果一方面说明了deque的遍历效率是很低的，另一方面也说明了拷贝的代价是很低的！
>为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器
stack是一种后进先出的特殊线性数据结构，因此只要具有push_back()和pop_back()操作的线性 结构，都可以作为stack的底层容器，比如vector和list都可以；
queue是先进先出的特殊线性数据 结构，只要具有push_back和pop_front操作的线性结构，都可以作为queue的底层容器，比如 list。
但是STL中对stack和queue默认选择deque作为其底层容器，主要是因为：
1. stack和queue不需要遍历(因此stack和queue没有迭代器)，只需要在固定的一端或者两端进 行操作。
2. 在stack中元素增长时，deque比vector的效率高(扩容时不需要搬移大量数据)；queue中的 元素增长时，deque不仅效率高，而且内存使用率高。 结合了deque的优点，而完美的避开了其缺陷。
3、STL标准库中对于stack和queue的模拟实现
stack和queue的模拟实现就非常简单了，这里直接给源码给大家参考一下！
//适配器container
template<class T,class container=deque<T>>
class stack
{
public:
//元素数量
size_t size() const
{
return con.size();
}
//判空
bool empty()
{
return con.empty();
}
//入栈
void push(const T& val)
{
con.push_back(val);
}
//出栈
void pop()
{
con.pop_back();
}
//取栈顶元素
T& top()
{
return con.back();
}
const T& top() const
{
return con.back();
}
private:
container con;
};
template<class T, class Con = deque<T>>
//template<class T, class Con = list<T>>
class queue
{
public:
void push(const T& x)
{
_c.push_back(x);
}
void pop()
{
_c.pop_front();
}
T& back()
{
return _c.back();
}
const T& back()const
{
return _c.back();
}
T& front()
{
return _c.front();
}
const T& front()const
{
return _c.front();
}
size_t size()const
{
return _c.size();
}
bool empty()const
{
return _c.empty();
}
private:
Con _c;
};
4、完结散花
好了，这期的分享到 这里就结束了~
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我们下期不见不散~~