10.Stack-Queue-Priority_queue

1.Stack

一些接口介绍：
1.top():返回栈顶元素的引用
2.push():将元素val压入stack中
3.pop():将stack中尾部的元素弹出

1.1 最小栈

设计一个支持 push ，pop ，top 操作，并能在常数时间内检索到最小元素的栈。

实现 MinStack 类:

输入两个整数序列，第一个序列表示栈的压入顺序，请判断第二个序列是否可能为该栈的弹出顺序。假设压入栈的所有数字均不相等。例如序列1,2,3,4,5是某栈的压入顺序，序列4,5,3,2,1是该压栈序列对应的一个弹出序列，但4,3,5,1,2就不可能是该压栈序列的弹出序列。

1. 0<=pushV.length == popV.length <=1000

2. -1000<=pushV[i]<=1000

3. pushV 的所有数字均不相同

• MinStack() 初始化堆栈对象。
• void push(int val) 将元素val推入堆栈。
• void pop() 删除堆栈顶部的元素。
• int top() 获取堆栈顶部的元素。
• int getMin() 获取堆栈中的最小元素。

• 思路：创建两个栈，其中一个用来记录最小值；注意边界条件数值相等时
  也要进/出最小栈；考虑为空情况
  

  

• 1.2栈的压入、弹出序列

• 输入两个整数序列，第一个序列表示栈的压入顺序，请判断第二个序列是否可能为该栈的弹出顺序。假设压入栈的所有数字均不相等。例如序列1,2,3,4,5是某栈的压入顺序，序列4,5,3,2,1是该压栈序列对应的一个弹出序列，但4,3,5,1,2就不可能是该压栈序列的弹出序列。

  1. 0<=pushV.length == popV.length <=1000

  2. -1000<=pushV[i]<=1000

  3. pushV 的所有数字均不相同

思路：
1.入栈序列入栈
2.持续比较栈顶数据和出栈序列，直到栈为空/不匹配

1.3模拟实现stack：

2.Queue

一些接口介绍：
1.front() 返回队头元素的引用
2.back() 返回队尾元素的引用
3.push() 在队尾将元素val入队列

2.1模拟实现queue

3.Priority_queue(优先级队列)

3.1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。

3.2 priority_queue的使用

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。

3.3模拟实现priority_queue

4.容器适配器

4.1简介：

适配器是一种设计模式， 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-Queue-Priority_queue三者底层都是容器适配器（六大组件之一））

4.2 deque的简单介绍(了解)

4.2.1 deque 的原理（可以理解为list和vector的融合，但有缺陷）

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

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：

 

deque 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