stack和queue ---＞容器适配器

zx_zx_1232024-11-06 21:09

不支持迭代器，迭代器无法满足他们的性质

边出边判断

实现

复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<stack>
#include<queue>
using namespace std;
int main()
{
	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;
}

//用适配器的方式实现栈

cpp 复制代码 
//Stack.h

#pragma once
#include<vector>
#include<list>
//模板
//template<class T>
//class stack
//{
//	T* _a;
//	size_t _top;
//	size_t _capacity;
//};

//传什么就是什么
//stack<int,vector<int>> s1;
//stack<int,list<int>> s1;

namespace DD
{
//加上模板的方式
    template<class T, class Container>
	class stack
	{
	public:
		void push(const T& x)//入栈
		{
			_con.push_back(x);
		}
		void pop()//出栈
		{
			_con.pop_back();
		}
		const T& top() const//取栈顶元素
		{
			return _con.back();
		}
		size_t size()const//size
		{
			return _con.size();
		}
		bool empty() const//判空
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		Container _con;
	};
}
cpp 复制代码 
//Test.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<stack>
#include<queue>
using namespace std;
#include"Stack.h"
int main()
{
    //显示传一个容器
	//DD::stack<int,vector<int>> st;//实现的数组栈
	DD::stack<int,list<int>> st;//实现链式栈
	st.push(1);
	st.push(2);
	st.push(3);
	st.push(4);

	while (!st.empty())
	{
		cout << st.top() << " ";
		st.pop();
	}
	cout << endl;
	return 0;
}
//4 3 2 1

//也可以是缺省的

cpp 复制代码 
 template<class T, class Container=vector<int>>
cpp 复制代码 
//也可以是缺省的
DD::stack<int>st;

//4 3 2 1

//用适配器的方式实现队列

cpp 复制代码 
//Queue.h

#pragma once
#include<vector>
#include<list>
#include<deque>

namespace DD
{
	template<class T, class Container = deque<T>>
	class queue
	{
	public:
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);//尾插
		}

		void pop()
		{
			_con.pop_front();//头出
		}

		const T& front() const
		{
			return _con.front();
		}

		const T& back() const
		{
			return _con.back();
		}

		size_t size() const
		{
			return _con.size();
		}

		bool empty() const
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		Container _con;
	};
}
cpp 复制代码 
//Test.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<stack>
#include<queue>
using namespace std;
#include"Queue.h"//.h是用来展开的
int main()
{
	//DD::queue<int>q;     //1 2 3 4
	//DD::queue<int, list<int>>q;  //1 2 3 4

	DD::queue<int, vector<int>>q;//不支持，会报错
	
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(3);
	q.push(4);
	while (!q.empty())//队列不为空取队头数据
	{
		cout << q.front() << " ";
		q.pop();
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

deque的介绍

deque（双端队列）：是一种双开口的"连续"空间的数据结果，双开口的含义是：可以在头尾两端进行插入和删除操作，并且数据复杂度为O（1）

vector 插入数据需要扩容，与vector比较，头插效率高，不需要搬移元素

list不支持随机访问

与list相比其底层是连续空间，空间利用率比较高，不需要存储额外字段

deque并不是真正连续的空间，而是由一段连续的小空间拼接而成，实际deque类似于一个动态的二维数组

为什么选择deque（核心是迭代器支撑的）作为stack和queue的底层默认容器

stack是一种先进后出的特殊线性结构，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，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

STL中对stack和queue默认选择dequeu作为其底层容器主要是因为

1）stack和queue不需要遍历（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，不需要挪动数据，；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的缺点，完美地避开了他的缺点

deque借助其迭代器维护其假想连续的结构的方式

头插和尾插

priority_queue的模拟实现

通过对priority_queue的底层结构是堆，依次此处秩序堆堆进行通用的封装即可

cpp 复制代码 
//PriorityQueue.h

#pragma once
#include<vector>
namespace DD
{
	//默认用vector适配
	template<class T,class Container=vector<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		void AdjustUp(int child)
		{
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				//小堆
				if (_con[child] < _con[parent])
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (parent - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		//优先级队列的插入
		void push(const T& x)
		{
			//要向上调整
			_con.push_back(x);
			AdjustUp(_con.size() - 1);//size是最后一个数据的下一个位置
		}

		void AdjustDown(int parent)
		{
			size_t child = parent * 2 + 1;
			while (child < _con.size())
			{
				// 假设法，选出左右孩子中小的那个孩子
				if (child + 1 <_con.size() && _con[child + 1] < _con[child])
				{
					++child;
				}

				if (_con[child] < _con[parent])
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		//优先级队列的删除
		void pop()
		{
			//直接交换堆顶的数据和最后一个数据
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			//从根位置向下调整
			AdjustDown(0);
		}
		//判空
		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}

		const T& top()
		{
			return _con[0];//返回堆顶位置的数据就是根位置的数据
		}

		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}
	private:
		Container _con;
	};
}
cpp 复制代码 
//Test.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<stack>
#include<queue>
using namespace std;
#include"Stack.h"
#include"Queue.h"//.h是用来展开的

#include"PriorityQueue.h"
int main()
{
	//默认是大的优先级高
	DD::priority_queue<int>pq;
	//4 3 2 1

	//可以改成小的优先级高
	//priority_queue<int,vector<int>,greater<int>>pq;
	//1 2 3 4

	pq.push(4);
	pq.push(2);
	pq.push(1);
	pq.push(3);

	while (!pq.empty())
	{
		cout << pq.top() << " ";
		pq.pop();
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

//我们是小堆 所以是 1 2 3 4

优先级队列还支持迭代器区间构造

cpp 复制代码 
//PoriorityQueue.h

#pragma once
#include<vector>
namespace DD
{
	//默认用vector适配
	template<class T,class Container=vector<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		//我们不写编译器会自动生成，自动生成会调用Container _con的默认构造
		//强制生成默认构造
		priority_queue() = default;
		template <class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
			:_con(first, last)
		{
			//建堆
			//从最后一个结点的叶子结点开始，叶子结点不需要我们建，所以建倒着走的第一个非叶子结点，他是最后一个结点的父亲
			for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--);//_con.size()-1是最后一个叶子结点的下标
			{
				AdjustDown(i);
			}

		}
			void AdjustUp(int child)
		{
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				//小堆
				if (_con[child] < _con[parent])
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (parent - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		//优先级队列的插入
		void push(const T& x)
		{
			//要向上调整
			_con.push_back(x);
			AdjustUp(_con.size() - 1);//size是最后一个数据的下一个位置
		}

		void AdjustDown(int parent)
		{
			size_t child = parent * 2 + 1;
			while (child < _con.size())
			{
				// 假设法，选出左右孩子中小的那个孩子
				if (child + 1 <_con.size() && _con[child + 1] < _con[child])
				{
					++child;
				}

				if (_con[child] < _con[parent])
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		//优先级队列的删除
		void pop()
		{
			//直接交换堆顶的数据和最后一个数据
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			//从根位置向下调整
			AdjustDown(0);
		}
		//判空
		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}

		const T& top()
		{
			return _con[0];//返回堆顶位置的数据就是根位置的数据
		}

		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}
	private:
		Container _con;
	};
}
cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
#include"PriorityQueue.h"
int main()
{
//迭代器区间可以是我们容器的，也可以是指向数组的指针
  int a[] = { 1,4,2,5,6,3,2 };
  DD::priority_queue<int>pq1(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));

仿函数

cpp 复制代码 
//仿函数
//仿函数是一个类
//这个类型的对象可以像函数一样使用，因为重载了operator（）
template<class T>
struct Less
{
	//重载了opertor（）
	bool operator()(const T& x, const T& y)const
	{
		return x < y;
	}
};
int main()
{
	//lessFunc是这个类型的对象
	Less<int>lessFunc;
	cout << lessFunc(1, 2) << endl;
	cout << lessFunc.operator()(1, 2) << endl;//本质是调用operator（）

}

//1
//1

外：

仿函数可以用来建堆，以及日期类的比较

传小于是大堆

多参数构造函数支持隐式类型转换

我们默认没传是大堆

cpp 复制代码 
sort(aq1.begin(),dq1.end(),less<int>());  //是函数对应的参数，要加（）

priority_queue<int,vector<int>,less<int>> pq;   //是类对应的参数，不加（）
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