文章目录

• 一.栈
• • 1.static简介
  • 2.static接口
  • 3.stack练习与使用
  • 4.stack模拟实现
• 二.队列
• • 1.queue简介
  • 2.queue接口
  • 3.queue练习与使用
  • 4.queue模拟实现
• 三.deque的简单介绍
• • 1.简介
  • 2.deque接口
  • 3.deque作为底层容器的优点
• 四.优先级队列
• • 1.priority_queue简介
  • 2.priority_queue接口
  • 3.priority_queue模拟实现

一.栈

1.static简介

1.stack是一种容器适配器，专门用在具有后进先出操作的上下文环境中，其删除只能从容器的一端进行元素的插入与提取操作。
2. stack是作为容器适配器被实现的，容器适配器即是对特定类封装作为其底层的容器，并提供一组特定的成员函数来访问其元素，将特定类作为其底层的，元素特定容器的尾部(即栈顶)被压入和弹出。
3. stack的底层容器可以是任何标准的容器类模板或者一些其他特定的容器类，这些容器类应该支持以下操作：
empty：判空操作
back：获取尾部元素操作
push_back：尾部插入元素操作
pop_back：尾部删除元素操作
4. 标准容器vector、deque、list均符合这些需求，默认情况下，如果没有为stack指定特定的底层容器，默认情况下使用deque

2.static接口

3.stack练习与使用

1.最小栈
2.栈的压入、弹出序列
3.逆波兰表达式求值
4.用栈实现队列

4.stack模拟实现

#pragma once
#include<vector>
#include<list>
namespace stl
{
	template<class T, class Container>
	class stack
	{
	public:
		void push(const T& x)
		{
			_vv.push_back(x);
		}
		void pop()
		{
			if (!_vv.empty())
			{
				_vv.pop_back();
			}
		}
		const T& top()
		{
			return _vv.back();
		}
		bool empty()
		{
			return _vv.empty();
		}
		size_t size()
		{
			return _vv.size();
		}
	private:
		Container _vv;
	};
}

二.队列

1.queue简介

1. 队列是一种容器适配器，专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作，其中从容器一端插入元素，另一端提取元素。
2. 队列作为容器适配器实现，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。元素从队尾入队列，从队头出队列。
3. 底层容器可以是标准容器类模板之一，也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作:
   empty：检测队列是否为空
   size：返回队列中有效元素的个数
   front：返回队头元素的引用
   back：返回队尾元素的引用
   push_back：在队列尾部入队列
   pop_front：在队列头部出队列
4. 标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下，如果没有为queue实例化指定容器类，则使用标准容器deque

2.queue接口

3.queue练习与使用

用队列实现栈

4.queue模拟实现

namespace pro
{
	template<class T, class Compare = less<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		void push(const T& val)
		{
			_qq.push_back(val);
			push_heap(_qq.begin(), _qq.end(), _cmp);
		}

		void pop()
		{
			pop_heap(_qq.begin(), _qq.end(), _cmp);
			_qq.pop_back();
		}

		const T& top() const
		{
			return _qq.front();
		}

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

		size_t size() const
		{
			return _qq.size();
		}

	private:
		vector<T> _qq;
		Compare _cmp;
	};
}

三.deque的简单介绍

1.简介

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.

2.deque接口

3.deque作为底层容器的优点

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

四.优先级队列

1.priority_queue简介

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。

2.priority_queue接口

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.priority_queue模拟实现

#pragma once
#include<vector>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<iostream>
using namespace std;
//大堆
template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = std::less<T>>//compare是用于进行比较的仿函数.如果是less就是大堆,如果是greater就算小堆
class Priority_queue
{
public:
	template<class InputIterator>
	Priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)//用迭代器区间构造
	{
		while (first != last)//先全部push进去
		{
			_con.push_back(*first);
			first++;
		}
		//再用此数组建堆
		for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
		{
			adjust_down(i);
		}
	}
	Priority_queue()//在初始化阶段会在初始化列表调用它的默认构造
	{}
	void adjust_up(size_t child)
	{
		Compare com;//com是用于使用仿函数的对象
		size_t parent = (child - 1) / 2;
		while (child > 0)
		{
			//if (_con[child] >= _con(parent))
			if(com(_con[parent],_con[child]))//因为less的底层实现是return x1<x2,这句话为真返回true,证明con[parent]<con[chld],刚好满足大堆的交换条件,这里的parent和child顺序不能交换
			{
				std::swap(_con[parent], _con[child]);
				child = parent;
				parent = (child - 1) / 2;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
	}
	void adjust_down(size_t parent)
	{
		Compare com;
		size_t child = parent * 2 + 1;
		while (child < _con.size())
		{
			// 选出左右孩子中大的那一个
			if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
			{
				++child;
			}

			//if (_con[child] > _con[parent])
			//if (_con[parent] < _con[child])
			if (com(_con[parent], _con[child]))
			{
				std::swap(_con[child], _con[parent]);
				parent = child;
				child = parent * 2 + 1;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
	}


	void push(const T& val)//堆的插入
	{
		_con.push_back(val);
		adjust_up(_con.size() - 1);
	}

	void pop()//堆的删除
	{
		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:
	Container _con；
};