C++ -- stack的模拟实现 && 介绍适配器模式

适配器模式(一种设计模式)/配接器

什么是适配器:例如充电器就叫做电源适配器

本质:就是一种转换

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queue都是对其他容器进行了封装,STL中stack和queue默认封装的是deque。

template<class T, class Containter = deque<T>> // 库里用的是一个叫做deque的容器来做缺省参数

补充:deque(双端队列--但并不是真的队列)

template<class T, class Alloc = allocator<T>> class deque;

这是一个看起来挺牛逼的容器,它有着 vector 和 list 的一部分优点(支持下标随机访问(\[\])、头插/删、尾插/删效率高),但是,它的中间插入删除会很麻烦,效率不高,因为要在中间插入删除数据只有两种办法:

  1. 将 该位置的数据删除/在该位置插入数据 时,将后面的数据(不仅当前这个buff的,包括后面buff的数据)全部往 前/后 挪动(这很麻烦)
  2. 将 该位置的数据删除/在该位置插入数据 时,只挪动当前这个buff的数据,再直接修改这个buff的大小(每个buff的大小是可以不同的,但这会导致你要找第i个值的时候就不能用下面的方法来算了)

然后,它的\[\]的效率不够极致,比vector\[\]的访问效率慢很多(可以写个 Test_OP 测试一下,就是同样的数据分别存在 vector 和 deque 两个容器中,然后排序),在大量使用 \[\] 的情况下,deque 的 \[\] 效率大概只有 vector 的 \[\] 的一半。

其底层原理大致是:(类似于一个动态的二维数组)

由一个中控指针数组,里面存放的都是指针,每个指针指向一个小数组(buff)

注意:该数组存放指针并不是从头开始存放的,而是从数组的中间开始存放,这样才能方便头插

注意:下述方法建立在每个buff大小要一样大的时候,才正确

假设每个buff的大小为N,那么当你想找第 i 个值的时候,先看一下第一个 buff 是不是满的?是满的就先将 i-=第一个buff的数据个数,再执行接下来的操作(如果第一个buff是满的,就直接走下面的操作),这个值就在 第 i/N 个 buff里的 第 i%N 位置,要尾插的时候,就先看一下最后一个buff满了没 ?直接往这个buff里存 : 再开一个buff存,要头插的时候(和尾插同理)。

总结:虽然deque并不是非常完美,但是它的优点支持了它成为了stack和queue的模板参数的缺省参数

cpp 复制代码
template <class T, class Containter = std::vector<T>> // 注:模板参数也可以使用缺省参数
class stack											  // 这里模拟的栈就是容器适配器模式的栈
{
public: // 注:_con调用的函数需是各个容器都有的函数,不能是某个容器特有的函数
	void push(const T &x)
	{
		_con.push_back(x);
	}

	void pop()
	{
		_con.pop_back();
	}

	const T &top()
	{
		return _con.back(); // ex:这里就不能用 [] 来返回最后一个元素,因为并不是所有容器都支持 []
	}

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

	bool empty()
	{
		return _con.empty();
	}

private:
	// vector<T> _v; // 注意:并不是对 vector 进行直接封装就好了
	Containter _con; // 而是多加了一个模板参数,使能够对各种类型的容器进行转换(默认对vector进行的封装)
};

void test_stack()
{
	// stack<int, std::vector<int>> st; // 数组栈
	// stack<int, std::list<int>> st; // 链式栈
	stack<int> st;
	st.push(1);
	st.push(2);
	st.push(3);
	st.push(4);

	while (!st.empty())
	{
		std::cout << st.top() << " ";
		st.pop();
	}
	std::cout << std::endl;
}
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