对于C++中stack和queue的认识以及priority_queue的模拟实现

1. stack 和queue

stack 是栈，先入后出，只能从栈尾进行插入，栈尾进行输出。

queue是队列，元素先入先出，从队尾插入，队头出。

stack和queue的接口都类似，

区别仅仅是stack的栈顶元素用top，而queue的队头元素用front。

1.1 stack的底层

我们知道，vector类似于C语言学的数组，vector不适用于指定位置删除或增加，因为删除了之后需要移动后面的每个位置。

从stack和vector的接口看，栈就是一种特殊的vector。所以stack的底层用vector来实现。

而为了让栈适应所有类型的数据，就会用到模版。

复制代码

namespace zzj
{
  template<class T,class container = vector<T> >
class stack
{
  public:
    stack()
         {};
    void push(const T& x)
{
   _C.push_back(x);
 }
void pop()
{
 _c.pop_back();
}

T& top()
{
  return _c.back();
}
  private:
    container _c;
}
}

1.2 queue的底层实现

因为queue的接口存在头删和尾插，用vector封装太慢了，所以我们用list进行实现。

复制代码

namespace zzj
{
  template<class T,class container = list<T> >
class queu
{
  public:
    queue()
         {};
    void push(const T& x)
{
   _C.push_back(x);
 }
void pop()
{
 _c.pop_front();
}

T& back()
{
  return _c.back();
}
T& front ()
{
 return _c.front();
}
  private:
    container _c;
}
}

2. priority_queue

优先级队列是一种容器适配器，将里面的元素全部进行按序排列。即按从大到小或从小到大进行排列。

默认是从大到小进行排列。

优先级队列的底部通常是vector。但是优先级队列只能检索第一个元素，即最大或最小的元素。类似于堆，因此底层我们可以通过堆来进行排列。

2.1 优先级队列的模拟实现

堆需要进行向下调整和向上调整建堆。先分别实现向下调整建堆和向上调整建堆。

2.1.1 向下调整建堆：

我们需要从最后一个父结点开始，进行向下调整建堆。直到根节点。

复制代码

adjustdown(int parent)
{
   int child = parent*2+1;//左孩子
   while(child<container.size())
      { 
         if(child+1<container.size()&&container.[child]<container.[child+1])
{
 child++;
} 
else if(container.[parent]<container.[child])
{
  swap(container.[parent],container.[child]);
  parent = child;
  child = parent*2+1;
}
else break;
      }
}

2.1.2 向上调整建堆

我们需要从最后一个子节点开始建堆。

复制代码

adjustup(int child)
{
 int parent = (child-1)/2;
 while(parent>0)
{
   if(container.[child]>container.[parent])
{
  swap(container.[child],container.[parent]);
  child = parent;
  parent = (child-1)/2;
}
else break;
}
}

2.3 模拟实现

由于底层是堆结构，当删除第一个元素时，需要先将头尾置换，再将尾删除，再进行向下调整操作。

复制代码

void pop()
{
	swap(_con.[0], _com.[_con.size() - 1]);
	_con.pop_back();
	adjustdown(0);
}

当插入元素时，也是先插入到尾部，然后进行向上调整。

复制代码

void push(const T& x)
{
	_con.push_back(x);
	adjustup(_con.size() - 1);
}