STL—stack与queue

目录

Stack

stack的使用

stack的模拟实现

queue

queue的使用

queue的模拟实现

priority_queue

priority_queue的用法

priority_queue的模拟实现

容器适配器

种类


Stack

http://www.cplusplus.com/reference/stack/stack/?kw=stack

stack是栈,后入先出

stack的使用

|-------|----------------|
| stack | 构造栈 |
| empty | 是否为空 |
| size | 元素个数 |
| top | 返回栈顶元素的引用 |
| push | 将元素val压入stack中 |
| pop | 将stack中尾部的元素弹出 |

stack的模拟实现

cpp 复制代码
template<class T>
class stack
{ 
public:
stack() {}
void push(const T& x) {_c.push_back(x);}
void pop() {_c.pop_back();}
T& top() {return _c.back();}
const T& top()const {return _c.back();}
size_t size()const {return _c.size();}
bool empty()const {return _c.empty();}
private:
std::vector<T> _c;
};

queue

cplusplus.com/reference/queue/queue/

queue 队列 后入先出

queue的使用

|-------|----------------|
| queue | 构造队列 |
| empty | 是否为空 |
| size | 元素个数 |
| front | 返回队列头元素的引用 |
| back | 返回队列尾元素的引用 |
| push | 将元素val压入队尾 |
| pop | 将stack中头部的元素弹出 |

queue的模拟实现

cpp 复制代码
template<class T>
class queue
{ 
public:
queue() {}
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:
std::list<T> _c;
};

priority_queue

cplusplus.com/reference/queue/priority_queue/

这个是优先队列,会自排序,内部是按照堆排序来的,可以设定是正排序或者逆排序

priority_queue的用法

|------------------|-----------|
| priority_queue() | 构造空的优先级队列 |
| empty | 判空 |
| top | 返回堆顶元素 |
| push | 插入元素x |
| pop | 删除堆顶元素 |

greater<T> 排列反序的重载

priority_queue的模拟实现

cpp 复制代码
#pragma once
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
namespace m
{
    template<class T>
    struct less
    {
        bool operator()(const T& A,const T& B)
        {
            return A < B;
        }
    };
 
    template<class T>
    struct greater
    {
        bool operator()(const T& A, const T& B)
        {
            return A > B;
        }
    };
 
    template <class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<T> >
    class priority_queue
    {
    public:
        priority_queue() = default;
 
        template <class InputIterator>
        priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
        {
            while (first != last)
            {
                this->push(*first);
                first++;
            }
        }
 
        bool empty() const
        {
            return c.empty();
        }
        size_t size() const
        {
            return c.size();
        }
        T top() const
        {
            return c.front();
        }
 
        void push(const T& x)
        {
            c.push_back(x);
            this->AdjustUP(c.size() - 1);
        }
        void pop()
        {
            if (empty())
                return;
 
            swap(c.front(),c.back());
            c.pop_back();
            AdjustDown(0);
 
        }
 
    private:
        void AdjustUP(int child)
        {
            int parent = (child - 1) / 2;
            while (child)
            {
                if (comp(c[parent], c[child]))
                {
                  swap(c[parent], c[child]);
                  child = parent;
                  parent = (child - 1) / 2;
                }
                else
                {
                    return;
                }
            }
        }
        void AdjustDown(int parent)
        {
            int child = 2 * parent;
            while (child < size())
            {
                if (child < size() - 1 && comp(c[child], c[child + 1]))
                {
                    child++;
                }
 
                if (comp(c[parent], c[child]))
                {
                    swap(c[parent], c[child]);
                    parent = child;
                    child = 2 * parent;
                }
                else
                    return;
 
            }
        }
        void swap(T& left, T& right)
        {
            T c = left;
            left = right;
            right = c;
        }
        Container c;
        Compare comp;
    };
 
};

容器适配器

容器适配器是一种机制,能使某种容器的行为看起来像另一种容器。它接受一种已有的容器类型,并使其操作起来像另一种类型的容器。

在C++标准库中,容器适配器是一种特殊的数据结构,它并不直接存储数据,而是通过对底层容器的接口进行包装和转换,来实现特定的数据访问和操作方式。

种类

C++标准库定义了三个主要的容器适配器,分别是stack(栈)、queue(队列)和priority_queue(优先队列)
一般情况下 stack是基于deque实现的

queue是基于deque实现的

priority_queue是基于vector实现的

deque

deque是一种双开口的"连续"的空间数据结构,可以在头尾插入和删除,时间复杂度为O(1),对比vector头插效率高,对比list空间利用率高

deque是一种复杂的数据结构

缺点是

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,因此其效率是必vector高的。

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。

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。

但是

因为stack queue不需要遍历,使用deque几乎是结合了它的优点

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