容器适配器---deque和STL ---stack queue priority_queue的模拟实现 C++

目录

一、容器适配器

deque原理

deque的缺陷

deque的优势

二、stack的模拟实现

 三、queue的模拟实现

四、优先级队列的模拟实现

一、容器适配器

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。

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。

deque原理

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。
但是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。

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

deque的优势

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。
dqque结论：
1.头尾的插入删除非常合适，相比vector和list而言，很适合去做stack和queue的默认适配容器
2.中间插入删除多用list
3.随机访问多用vector

二、stack的模拟实现

用deque做适配器

	template<class T, class container=deque<T>>
	//一般情况下默认容器为deque适配
	//queue也是一样
	//deque优点：头尾插删随机访问都行；
	//缺陷：operator[]计算稍显复杂大量使用性能下降
	//中间插入删除效率不高
	//底层角度迭代器会很复杂

template<class T, class container=deque<T>>class stack {
	public:
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}

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

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

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

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

		size_t size() const
		{
			return _con.size();
		}
	private:
		container _con;
		//vector<T> _con;
	};

 三、queue的模拟实现

与stack一样，采用deque做适配器文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-432083.html

	template<class T, class container = deque<T>>
	//适配器不能用vector因为不支持头插删 	
	class queue {
	public:
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}

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

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

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

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

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

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

		size_t size() const
		{
			return _con.size();
		}
	private:
		container _con;
	};

四、优先级队列的模拟实现

template<class T, class container = vector<T>>
	class priority_queue {
	public :
		//类似于堆

		priority_queue()
		{}
		template <class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			while (first != last)
			{
				_con.push_back(*first);
				++first;
			}
			//建堆
			for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
			{
				adjust_down(i);
			}
		}
		


		void adjust_up(size_t child)
		{
			//向上调//O(lgN)
			size_t parent = (child - 1) / 2;
			while (child>0)
			{
				if (_con[child] > _con[parent])
				{
					std::swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
					break;
			}
		}
		void push(const T& x)
		{//向上调整
			_con.push_back(x);
			adjust_up(_con.size() - 1);
		}

		void adjust_down(size_t parent)
		{
			//向下调整
			size_t child = parent * 2 + 1;
			while (child < _con.size())
			{
				if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child])
				{
					child++;
				}

				if (_con[child] > _con[parent])
				{
					std::swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
					break;
			}
		}
		void pop()
		{
			//向下调整
			std::swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();

			adjust_down(0);
		}

		const T& top()
		{
			return _con[0];
		}

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

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

	private:
		vector<T> _con;
	};

到了这里，关于容器适配器---deque和STL ---stack queue priority_queue的模拟实现 C++的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！