C++——StackQueue

目录

一Stack

1介绍

2接口 

3模拟实现

4栈的oj题

 二Queue

1介绍

2接口

3模拟实现

三容器适配器

1再谈栈和队列 

四优先级队列

1接口

​编辑

2仿函数

五dequeue的简单介绍 


一Stack

1介绍

先来看看库中对栈的介绍:

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。
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接口 

bool empty() const;   判断栈中是否为空

size_type size() const;   返回栈中元素的个数
value_type& top();        返回栈顶的元素
void push (const value_type& val);   往栈中压入val
void pop();    删除栈顶元素

3模拟实现

从栈的接口中可以看出,栈实际是一种特殊的vector,因此使用vector完全可以模拟实现stack。

#include<vector>
namespace bite
{template<class T>class stack{public:stack() {}void push(const T& x) { _c.push_back(x); }void pop() { _c.pop_back(); }T& top() { return _c.back(); }const T& top()const { return _c.back(); }size_t size()const { return _c.size(); }bool empty()const { return _c.empty(); }private:std::vector<T> _c;}
}

4栈的oj题

1 最小栈
2 栈的压入、弹出序列

3 逆波兰表达式求值

1 最小栈

 二Queue

1介绍

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. 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接口

 

bool empty() const;         判断队列中是否为空
size_type size() const;     返回队列中的个数
value_type& front();        返回队头元素
value_type& back();         返回队尾元素
void push (const value_type& val);     在队尾中插入元素
void pop();                 删除队头元素

3模拟实现

因为queue的接口中存在头删和尾插,因此使用vector来封装效率太低,故可以借助list来模拟实现

#include <list>
namespace bite
{template<class T>class queue{public:queue() {}void push(const T& x) { _c.push_back(x); }void pop() { _c.pop_front(); }T& back() { return _c.back(); }const T& back()const { return _c.back(); }T& front() { return _c.front(); }const T& front()const { return _c.front(); }size_t size()const { return _c.size(); }bool empty()const { return _c.empty(); }private:std::list<T> _c;}
}

三容器适配器

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
 

1再谈栈和队列 

 虽然栈和队列也可以存储元素,但在stl中没有把它们划分在容器行列里,而是将它们叫做容器适配器,它们的实现是通过别的容器来实现的:实现的模板中传入了容器参数

以栈为例:

按照上面来完善stack的模拟实现: 

template<class T,class Container = deque<T>>//库中给出的缺省值是deque<T>
class Stack
{
public:bool empty(){return _v.empty();}size_t size(){return _v.size();}const T& top(){return _v.back();}void push(const T& x){_v.push_back(x);}void pop(){_v.pop_back();}
private:Container _v;
};

知道了这一点,我们在使用stack时想用那个容器来实现都可以~

四优先级队列

1使用优先级队列与队列一样,需要在前面包含#incldue<queue>才能使用

2优先级队列里面的排序是(默认)以大堆的排序来实现的vector类型的队列

3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。

1接口

bool empty() const;                   判断是否为空
size_type size() const;               返回个数
const value_type& top() const;        返回队头元素 
void push (const value_type& val);    队尾插入元素
void pop();                            删除队头元素

 使用这些接口:

我们发现:打印出来的顺序是降序的:我们在堆排序中说了:建大堆是排升序的。这里这么是反过来的??   

这里是在学习中最容易遇到坑的地方;在底层实现的思路:

将数据建大堆,第一个一定是数组中最大的,先把它打印出来;在删除pop时,先把第一个与最后一个交换位置,再进行pop删除最后一个元素——也就是最大的那一个;最后调整数组为大堆...与我们实现堆排序的思想不同!!

 如果我们想让它打印出来是升序呢?

在模板中传类型:

 

和sort传入的greator<int>进行比较:

2仿函数

在类中重载()的方式就叫做仿函数;

上面sort参数中传入greater<int>() 对象与这里是类似的:

3模拟实现

模拟实现优先级队列时可以写仿函数来控制升序降序:

//适配器进行容器调用
namespace bit
{template<class T,class Container = deque<T>>class Stack{public:bool empty(){return _v.empty();}size_t size(){return _v.size();}const T& top(){return _v.back();}void push(const T& x){_v.push_back(x);}void pop(){_v.pop_back();}private:Container _v;};template<class T, class Container = deque<T>>class Queue{public:bool empty(){return _l.empty();}size_t size(){return _l.size();}const T& front(){return _l.front();}const T& back(){return _l.back();}void push(const T& x){_l.push_back(x);}void pop(){_l.pop_front();}private:Container _l;};template<class T>class greater{public:bool operator()(const T& x,const T& y){return x > y;}};template<class T>class less{public:bool operator()(const T& x, const T& y){return x < y;}};template<class T,class Container=vector<T>,class Compare = less<T>>class priority_queue{public:bool empty() const{return _pro.empty();}size_t size() const{return _pro.size();}const T& top() const{return _pro[0];}//less -> 降序 -> 建大堆(与HeapSort的逻辑不同)void AjustUp(size_t child){Compare com;size_t parent = (child - 1) / 2;while (child >0){//_pro[parent] < _pro[child]if (com(_pro[parent] , _pro[child])){swap(_pro[child], _pro[parent]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}}void push(const T& val){_pro.push_back(val);AjustUp(_pro.size()-1);}void AjustDown(size_t parent){Compare com;size_t child = parent * 2 + 1;while (child < _pro.size()){//选最大(降序)的child与parent交换 _pro[child] <  _pro[child + 1]          if (child + 1<_pro.size() && com(_pro[child] , _pro[child+1])){child++;}//      _pro[parent] < _pro[child]if (com(_pro[parent] , _pro[child])){swap(_pro[child], _pro[parent]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}void pop(){swap(_pro[0], _pro[_pro.size() - 1]);_pro.pop_back();AjustDown(0);}	private:Container _pro;};

 

五dequeue的简单介绍 

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

在它的接口中,既有list的,也有vector的:可以说,dequeue=vector+list

但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:


 

那dequeue具体是怎么样来访问元素的呢? 

底层用迭代器,迭代器中嵌套这迭代器来进行对数据的管理:

 

dequeue插入删除效果好,又是一段’连续的数组‘,在stl中stack与queue的默认容器都选择它来给缺省值,但它也不是完美的:

如果在实践中,要在中间插入一个数据时,怎么办??

它有两个解决方法:要么在这段数组中在开辟空间来存储;要么移动后面的数据来进行插入;不管是哪一种,效果都不好!

总结:在要用到[ ]访问时不建议用dequeue而选择vector或者list!!

 以上便是我的学习整理,有错误欢迎在评论区里指出,感谢您的观看!!

 

 

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