容器适配器

最新推荐文章于 2025-07-07 20:44:49 发布

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首先，我们要明白适配器是干什么的？

其实就是一个接口转换装置，是得我们能用特定的方法去操作一些我们本来无法操作的东西。举一个例子，比如你的一个设备支持串口线，而你的电脑支持的是usb口，这时候，我们没有必要重新买一个支持usb的设备，只需要一根串口转usb口的小玩意，让你的设备能够连接到usb插口上，而它就是适配器。

那么C++中的容器适配器是干什么的呢？

可以做一个类比，我们已有的容器（比如vector、list、deque）就是设备，这个设备支持的操作很多，比如插入，删除，迭代器访问等等。而我们希望这个容器表现出来的是栈的样子：先进后出，入栈出栈等等，此时，我们没有必要重新动手写一个新的数据结构，而是把原来的容器重新封装一下，改变它的接口，就能把它当做栈使用了。

言归正传，理解了什么是适配器以后，其实问题就很简单的。

C++中定义了3种容器适配器，它们让容器提供的接口变成了我们常用的的3种数据结构：栈（先进后出）队列（先进先出）和优先级队列（按照优先级（“<”号）排序，而不是按照到来的顺序排序）。

至于具体是怎么变的，我们可以先了解一个大概：

默认情况下，栈和队列都是基于deque实现的，而优先级队列则是基于vector实现的。

1、 stack适配器

stack类允许在底层数据结构的一端执行插入和删除操作（先入后出）。堆栈能够用任何序列容器实现：vector、list、deque。

下面的demo1创建了三个整数堆栈，使用标准库的每种序列容器作为底层数据结构来实现堆栈。默认情况下，堆栈是用deque实现的。

堆栈的操作包括：

1.将一个元素插入到堆栈顶部的push函数（通过调用底层容器的push_back函数实现）

2.从堆栈的顶部删除一个元素的pop函数（通过调用底层元素的pop_back函数实现）

3.获取堆栈顶部元素引用的top函数（通过调用底层容器的back函数实现）

4.判断堆栈是否为空的empty函数（通过调用底层容器的empty函数实现）

5.获取堆栈元素数量的size函数（通过调用底层容器的size函数实现）

当然，我们也可以指定自己的实现方式。但是由于数据结构的关系，我们也不能胡乱指定。栈的特点是后进先出，所以它关联的基本容器可以是任意一种顺序容器，因为这些容器类型结构都可以提供栈的操作有求，它们都提供了push_back、pop_back和back操作。队列queue的特点是先进先出，适配器要求其关联的基础容器必须提供pop_front操作，因此其不能建立在vector容器上；对于优先级队列，由于它要求支持随机访问的功能，所以可以建立在vector或者deque上，不能建立在list上。

适配器并不是第一类容器，因为它们并没有提供与元素的保存形式有关的真正数据结构实现，并且适配器不支持迭代器。

适配器的优点是：能够使程序员选择一种合适的底层数据结构。

这三个适配器类都提供了成员函数push和pop，能够在每个适配器数据结构中正确地插入和删除元素。

下面的demo演示了stack适配器类

#include <iostream>
#include <stack>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;
 
template <typename T> void pushElements(T &stackRef);
template <typename T> void popElement(T &stackRef);
 
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
 stack<int> intDequeStack;                         //改变栈的实现方法为deque(默认)
 stack<int,vector<int>> intVectorStack;            //改变栈的实现方法为vector
 stack<int,list<int>> intListStack;                //改变栈的实现方法为list
 
 cout<<"pushing onto intDequeStack: ";
 pushElements(intDequeStack);
 
 cout<<"\npushing onto intVectorStack: ";
 pushElements(intVectorStack);
 
 cout<<"\npushing onto intListStack: ";
 pushElements(intListStack);
 cout<<endl<<endl;
 
 cout<<"poping from intDequeStack: ";
 popElement(intDequeStack);
 
 cout<<"\npoping from intVectorStack: ";
 popElement(intVectorStack);
 
 cout<<"\npoping from intListStack: ";
 popElement(intListStack);
 cout<<endl;
 system("pause");
 return 0;
}

2、 queue适配器

queue类允许在底层数据结构的末尾插入元素，也允许从前面插入元素（先入先出）。

队列能够用STL数据结构的list和deque实现，默认情况下是用deque实现的。

常见的queue操作：

1.在队列末尾插入元素的push函数（通过调用底层容器的push_back函数实现）

2.在队列前面删除元素的pop函数（通过调用底层容器的pop_back函数实现）

3.获取队列中第一个元素的引用的front函数（通过调用底层容器的front函数实现）

4.获取队列最后一个元素的引用的back（通过调用底层容器的back函数实现）

5.判断队列是否为空的empty函数（通过调用底层容器的empty函数实现）

6.获取队列元素数量的size函数（通过调用底层容器的size函数实现）

为了获得最佳性能，应使用deque类作为queue的底层容器

下面的demo2演示了queue适配器类

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
 
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
 queue<double> values;
 
 //使用push函数，将元素添加到队列中
 values.push(3.2);
 values.push(9.8);
 values.push(5.4);
 
 cout<<"popping from values: ";
 
 //使用empty函数，判断队列是否为空
 while (!values.empty())
 {
  cout<<values.front()<<' ';  //当队列还有其他元素时，使用front函数读取（但不删除）队列的第一个元素，用于输出
  values.pop();              //用pop函数，删除队列的第一个元素
 }
 cout<<endl;
 system("pause");
 return 0;
}

3、 priority_queue适配器

priority_queue类，能够按照有序的方式在底层数据结构中执行插入操作，也能从底层数据结构的前面执行删除操作。

priority_queue能够用STL的序列容器vector和deque实现。默认情况下使用vector作为底层容器的。当元素添加到priority_queue时，它们按优先级顺序插入。

这样，具有最高优先级的元素，就是从priority_queue中首先被删除的元素。通常这是利用堆排序来实现的。

堆排序总是将最大值（即优先级最高的元素）放在数据结构的前面。这种数据结构称为（heap）

默认情况下，元素的比较是通过比较器函数对象less<T>执行的。

priority_queue具有几个常见的操作：

1.根据priority_queue的优先级顺序在适当位置插入push函数（通过调用底层容器的push_back，然后使用堆排序为元素重新排序）

2.删除priority_queue的最高优先级元素的pop（删除堆顶元素之后通过调用底层容器的pop_back实现）

3.获取priority_queue的顶部元素引用的top函数（通过调用底层容器的front函数实现）

4.判断priority_queue是否为空的empty函数（通过调用底层容器的empty函数实现）

5.获取priority_queue元素数量的size函数（通过调用底层容器的size函数实现）

为了获取最佳性能，使用vector作为priority_queue的底层容器

下面demo3演示了priority_queue适配器类的用法

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
 
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
 //实例化一个保存double值的priority_queue，并使用vector作为底层数据结构
 priority_queue<double> priorities;
 
 priorities.push(3.2);
 priorities.push(9.8);
 priorities.push(5.4);
 
 cout<<"Popping from priorities: ";
 
 while (!priorities.empty())
 {
  cout<<priorities.top()<<' ';  //当priority_queue中还有其他元素时，使用priority_queue的top取得具有最高优先级的元素，用于输出
  priorities.pop(); //删除priority_queue中具有最高优先级的元素
 }
 cout<<endl;
 system("pause");
 return 0;
}

参考：https://blog.youkuaiyun.com/feitianxuxue/article/details/7250633

https://blog.youkuaiyun.com/thefutureisour/article/details/7751846