1.stack1.1stack的接口1.2模拟实现namespace STL { templateclass T,class ContainterdequeT class stack { public: void push(const T x) { _con.puush_back(x); } void pop() { _con.pop_back(); } size_t size() const { return _con.size(); } bool empty() const { return _con.empty(); } const T top() const { return _con.back(); } T top() { return _con.back(); } private: Container _con; }; }2.queue2.1queue的接口使用2.3 queue的模拟实现namespace STL { templateclass T, class Containter dequeT class stack { public: void push(const T x) { _con.push_back(x); } void pop() { _con.pop_back(); } size_t size() const { return _con.size(); } bool empty() const { return _con.empty(); } const T front() const { return _con.front(); } T front() { return _con.front(); } const T back() const { return _con.back(); } T back() { return _con.back(); } private: Container _con; }; }3.priority_queue3.1介绍1. 优先队列是一种容器适配器根据严格的弱排序标准它的第一个元素总是它所包含的元素 中最大的。2. 此上下文类似于堆在堆中可以随时插入元素并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶 部的元素)。3. 优先队列被实现为容器适配器容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类queue 提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出其称为优先队列的 顶部。4. 底层容器可以是任何标准容器类模板也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过 随机访问迭代器访问并支持以下操作empty()检测容器是否为空size()返回容器中有效元素个数front()返回容器中第一个元素的引用push_back()在容器尾部插入元素pop_back()删除容器尾部元素5. 标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下如果没有为特定的priority_queue 类实例化指定容器类则使用vector。6. 需要支持随机访问迭代器以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用 算法函数make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。3.2priority_queue的接口使用优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器在vector上又使用了堆算法将vector中 元素构造成堆的结构因此priority_queue就是堆所有需要用到堆的位置都可以考虑使用 priority_queue。注意默认情况下priority_queue是大堆。3.3priority_queue的模拟实现这里使用仿函数进行优化templateclass T class Less //这里是仿函数用法 { public: bool operator()(const T x, const T y) { return x y; } }; templateclass T class Greater { public: bool operator()(const T x, const T y) { return x y; } }; namespace STL { template class T, class Container vectorT,class CompareLessT class priority_queue { public: priority_queue()default; template class InputIterator priority_queue(InputIterator first, InputIterator last) :c(first,last) { for (int i (c.size() - 1 - 1) / 2; i 0; i--) { adjust_down(i); } } bool empty() const { return c.empty(); } size_t size() const { return c.size(); } const T top() const { return c[0]; } void adjust_up(int child) { Compare com; int parent (child - 1) / 2; while (child 0) { if (com(c[child] ,c[parent])) { swap(c[child], c[parent]); child parent; parent (child - 1) / 2; } else break; } } void push(const T x) { c.push_back(x); adjust_up(c.size() - 1); } void adjust_down(int parent) { Compare com; int child 2 * parent 1; while (child c.size()) { if (child1c.size()com(c[child 1] ,c[child])) child; if (com(c[child] , c[parent])) { swap(c[child], c[parent]); parent child; child 2 * parent 1; } else break; } } void pop() { swap(c[0], c[c.size() - 1]); c.pop_back(); adjust_down(0); } private: Container c; }; };4.容器适配器4.1 什么是适配器适配器是一种设计模式(设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设 计经验的总结)该种模式是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。4.2 STL标准库中stack和queue的底层结构虽然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和队列只是对其他容器的接口进行了包装STL中stack和queue默认 使用deque比如4.3 deque的简单介绍4.3.1 deque的原理介绍deque(双端队列)是一种双开口的连续空间的数据结构双开口的含义是可以在头尾两端 进行插入和删除操作且时间复杂度为O(1)与vector比较头插效率高不需要搬移元素与 list比较空间利用率比较高。deque并不是真正连续的空间而是由一段段连续的小空间拼接而成的实际deque类似于一个 动态的二维数组其底层结构如下图所示双端队列底层是一段假象的连续空间实际是分段连续的为了维护其“整体连续”以及随机访问 的假象落在了deque的迭代器身上因此deque的迭代器设计就比较复杂如下图所示4.3.2 deque的缺陷与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listdeque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。4.4 为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器stack是一种后进先出的特殊线性数据结构因此只要具有push_back()和pop_back()操作的线性 结构都可以作为stack的底层容器比如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。但是STL中对stack和queue默认选择deque作为其底层容器主要是因为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。2. 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。 结合了deque的优点而完美的避开了其缺陷。