STL容器适配器 -- stack和queue（使用+实现）（C++）

栈和队列数据结构+画图分析如果对栈和队列的结构不了解的，可以先看该链接的内容

stack

使用stack时需要头文件#include

stack的介绍

stack是一种容器适配器，用于具有后进先出(LIFO)的环境中。只能从容器的一端（栈顶），执行删除、插入和提取操作。

stack是作为容器适配器实现的，容器适配器是对特定容器类封装，作为其底层的容器。vector、deque、list均符合特定的底层容器需求，如果没有指定特定的底层容器，默认使用deque

stack的使用

函数	接口说明
stack()	构造空的栈
empty()	判断栈是否为空
size()	返回栈中的元素个数
top()	返回栈顶元素的引用
push()	将val压栈
pop()	出栈顶元素

test:

void test_stack()
{
	stack<int> st;
	st.push(1);
	st.push(2);
	st.push(3);
	st.push(4);
	cout << st.size() << endl;

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

注意：从栈的接口可以看出，栈实际是一种特殊的vector，使用vector完全可以模拟实现stack

stack的实现

stack接口的实现是对deque容器接口的封装。

#include 

namespace kpl
{
	//容器可以使用vector,deque容器在本博客最后一个知识点介绍
	//template>
	//template>
	template<class T, class Container = deque<T>>
	class stack
	{
	public:
		stack()
		{}
		
		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();
		}

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

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

	private:
		Container _con;
	};
}

queue

使用queue时需要头文件#include

queue的介绍

queue是一种容器适配器，用于具有先进先出(FIFO)的环境中。从容器的一端插入元素，另一端提取元素。

queue作为容器适配器实现，容器适配器是对特定容器类封装，作为其底层的容器。deque、list符合特定的底层容器需求，如果没有为queue实列化指定特定的底层容器，默认使用deque

queue的使用

函数	接口说明
queue()	构造空的队列
empty()	判断队列是否为空
size()	返回队列中的元素个数
front()	返回队头元素的引用
back()	返回队尾元素的引用
push()	在队尾将val入列
pop()	在队头元素出队列

test:

void test_queue()
{
	queue<int> q;
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(3);
	q.push(4);
	cout << "size:" << q.size() << endl;
	cout << "front:" << q.front() << endl;
	q.pop();
	cout << "back:" << q.back() << endl;


	while (!q.empty())
	{
		cout << "front:" << q.front() << " ";
		q.pop();
	}
	cout << endl;
}

queue的实现

因为queue的接口有头插和尾插，使用vector封装效率底，所以可以借助list模拟实现。这里我们依旧使用的默认容器deque

queue接口的实现是对deque容器接口的封装。

#include 

namespace kpl
{
	//template>
	template<class T, class Container = deque<T>>
	class queue
	{
	public:
		queue()
		{}

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

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

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

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

		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}
		void pop()
		{
			_con.pop_front();
		}


	private:
		Container _con;
	};
}

deque

简单介绍deque（双端队列）

概念：是一种双开口“连续”空间的数据结构。

双开口

连续打引号的原因

原因：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，分段连续。

deque底层结构

deque的迭代器封装结构（复杂）

deque的优缺点

deque的优缺点决定了它适合当stack和queue的底层数据结构

1. stack和queue不需要遍历（deque不适合遍历），只需要在固定的一端或者两端操作即可。
2. stack元素在增长时，deque比vector的效率高（不需要搬移数据），queue元素在增长是，内存使用率高，效率也高。