stl——容器适配器

适配器是一种设计模式，将一个类的接口转换为另外一个类接口。在 stl 中，常见的容器适配器有 stack、queue 和 priority_queue。容器适配器就是将特定容器类封装作为其底层容器类。

在标准 stl 中，stack和queue默认底层容器都是deque。其实作为容器适配器，底层可以是任意的标准容器类模板之一，如果没有实例化指定底层容器，底层都默认是deque。他们只支持栈顶或者队头队尾进行操作，不能遍历，所有没有维护迭代器。

优先级队列 priority_queue，相当于堆。那么对于 priority_queue的底层容器，要能实现随机访问和迭代器。满足要求的标准容器类有 vector 和 deque。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。
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。默认情况下priority_queue是大堆。

为什么 stack 和 queue 默认底层容器使用 deque？

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；queue 中的元素增长时，deque 不仅效率高，而且内存使用率高。

我们来看一下关于 stack 的构造：

// constructing stacks
#include <iostream>       // std::cout
#include <stack>          // std::stack
#include <vector>         // std::vector
#include <deque>          // std::deque

int main ()
{
  std::deque<int> mydeque (3,100);          // deque with 3 elements
  std::vector<int> myvector (2,200);        // vector with 2 elements

  std::stack<int> first;                    // empty stack
  std::stack<int> second (mydeque);         // stack initialized to copy of deque

  std::stack<int,std::vector<int> > third;  // empty stack using vector
  std::stack<int,std::vector<int> > fourth (myvector);

  return 0;
}

我们可以看出来，stack不仅可以使用deque作为底层容器来初始化构造，还可以使用 vector来当做底层容器来构造，需要在模板参数中声明。 

同样的，queue 的初始化构造和 stack 类似：
 

// constructing queues
#include <iostream>       // std::cout
#include <deque>          // std::deque
#include <list>           // std::list
#include <queue>          // std::queue

int main ()
{
  std::deque<int> mydeck (3,100);        // deque with 3 elements
  std::list<int> mylist (2,200);         // list with 2 elements

  std::queue<int> first;                 // empty queue
  std::queue<int> second (mydeck);       // queue initialized to copy of deque

  std::queue<int,std::list<int> > third; // empty queue with list as underlying container
  std::queue<int,std::list<int> > fourth (mylist);

 
  return 0;
}

接下来我们来模拟实现 stack 和 queue：(之前我曾经写过一篇博客，也是模拟实现stack 和 queue，只不过底层使用的是 动态顺序表和链表，博客链接：https://blog.youkuaiyun.com/smx_dd/article/details/83243878)

#include<iostream>
#include<deque>
using namespace std;

template<class T,class Container=deque<T>>
class stack
{
public:
	void push(const T& x)
	{
		con.push_back(x);
	}
	void pop()
	{
		con.pop_back();
	}
	size_t size()
	{
		return con.size();
	}
	bool empty()
	{
		return con.empty();
	}
	T& top()
	{
		return con.back();
	}
	const T& top() const
	{
		return con.back();
	}
private:
	Container con;
};
template<class T,class Container=deque<T>>
class queue
{
public:
	void push(const T& x)
	{
		con.push_back(x);
	}
	void pop()
	{
		con.pop_front();
	}
	size_t size()
	{
		return con.size();
	}
	bool empty()
	{
		return con.empty();
	}
	T& front()
	{
		return con.front();
	}
	const T& front() const
	{
		return con.front();
	}
	T& back()
	{
		return con.back();
	}
	const T& back() const
	{
		return con.back();
	}
private:
	Container con;
};
int main()
{
	stack<int> s;
	s.push(1);
	s.push(2);
	s.push(3);
	s.push(4);
	s.push(5);
    cout<<s.size()<<endl;
    cout<<s.top()<<endl;
    s.pop();
    s.pop();
    cout<<s.size()<<endl;
    cout<<s.top()<<endl;

    queue<int> q;
    q.push(1);
    q.push(2);
    q.push(3);
    q.push(4);
    q.push(5);
    cout << q.size() << endl;
    cout << q.front() << endl;
    cout << q.back() << endl;
    q.pop();
    q.pop();
    cout << q.size() << endl;
    cout << q.front() << endl;
    cout << q.back() << endl;

	return 0;
}

程序运行结果：