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选择deque作为stack和queue的底层默认容器的原因
容器适配器
定义
在C++标准模板库(STL)中,容器适配器(Container Adapters) 是一种特殊的容器,它们没有自己的数据结构 ,而是对现有容器(string、vector、list、deque等)的接口进行封装,从而提供不同功能的接口。
容器适配器通常用来提供与标准容器不同的接口,或者提供额外的功能。
常用的容器适配器
1.栈(stack)
- 提供先进先出(LIFO)的数据结构。
- 通常基于deque、list或vector实现。
- 提供 push()、
pop()
、top()
和empty()
等操作。
2.队列(queue)
- 提供先进先出(FIFO)的数据结构。
- 通常基于
deque
或list
实现。 - 提供
push()
、pop()
、front()
、back()
和empty()
等操作。
3.优先队列(priority_queue)
- 提供一个最大值总是在顶部的队列(其实就是堆,默认情况是大堆)。
- 通常基于
vector
实现,使用堆排序。 - 提供
push()
、pop()
、top()
和empty()
等操作。
特点
- 轻量级 :容器适配器不包含复杂的数据结构,它们通常只包含一个指向底层容器的指针。
- 易用性:容器适配器提供简单直观的接口,易于理解和使用。
- 灵活性:可以通过改变底层容器的类型来调整容器适配器的性能和功能。
- 可扩展性:用户可以自定义比较函数或分配器,以适应特定的需求。
deque
标准模板库里stack和queue是对deque进行封装的,所以我们先来认识下deque。
deque其实就是双端队列 ,是一种双开口"连续"空间的数据结构 ,它提供了在队列的两端快速插入和删除元素的能力,其时间复杂度为O(1)。
关键特性
1.deque的大小可以动态变化,根据需要自动调整。
2.支持随机访问
3.在两端进行操作 ,提供
push_front()
、push_back()和pop_front()
、pop_back()
操作。
4.内存效率比vector高 ,因为可以在两端分配不同大小的内存块,减少空间浪费。
5.提供了迭代器,允许使用迭代器遍历容器中的元素。
deque其实并不是真正的连续空间,而是由一段段连续的小空间拼接而成,类似于一个动态的二维数组。
双端队列是一段特殊的连续空间,它不是真正连续的,实际上是分段连续的,为了维护其"整体连续"以及随机访问,就落在了deque的迭代器上,它的设计比较复杂。
deque的优势与缺点
与vector比较 ,deque的优势是,头部插入删除时,不需要移动元素,效率高,扩容时也不需要搬移大量元素,总的来说效率要比vector高。
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。
deque的缺陷 ,不适合遍历,因为在遍历时,deque的迭代器要频繁检查其是否移动到小空间的边界,效率低下。 实际上,需要线性结构时,大多数情况优先考虑vector和list,deque的应用不多,其中一个就是,STL将其作为stack和queue的底层数据结构。
选择deque作为stack和queue的底层默认容器的原因
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。
- 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。
简单来说,deque作为底层默认容器结合了其优点而又完美避开了其缺陷,所以我们模拟实现迭代器使用deque作为其底层容器。
模拟实现stack
cpp
template<class T, class Container = deque<T>>
class stack
{
public:
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
}
void pop()
{
_con.pop_back();
}
const T& top()
{
return _con.back();
}
int size() const
{
return _con.size();
}
bool empty() const
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
模拟实现queue
cpp
template<class T, class Container = deque<T>>
class queue
{
public:
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
}
void pop()
{
_con.pop_front();
}
const T& front()
{
return _con.front();
}
const T& back()
{
return _con.back();
}
int size() const
{
return _con.size();
}
bool empty() const
{
return _con.empty();
}
private:
Container _con;
};
拜拜,下期再见😏
摸鱼ing😴✨🎞