文章目录
1. stack介绍和使用
1.1 stack介绍
- 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。 - 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。 - 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 - 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。
栈的数据先进的放在栈底，后进的在栈的上面。栈数据出的时候，只能先取栈顶的，然后删掉栈顶元素，才能在取后面的元素。
1.2 stack的使用
| 函数说明 | 接口说明 |
|---|---|
| stack() | 构造空的栈 |
| empty() | 检测stack是否为空 |
| size() | 返回stack中元素的个数 |
| top() | 返回栈顶元素的引用 |
| push() | 将元素val压入stack |
| pop() | 将stack中尾部的元素弹出 |
2. queue的介绍和使用
2.1 queue的介绍
- 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。 - 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。 - 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 - 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。
2.2 queue的使用
| 函数声明 | 接口说明 |
|---|---|
| queue() | 构造空的队列 |
| empty() | 检测队列是否为空，是返回true，否则返回false |
| 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() | 在队尾将元素val入队列 |
| pop() | 将队头元素出队列 |
3. 容器适配器
3.1 什么是容器适配器？
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。
3.2 STL标准库中stack和queue的底层结构
虽然stack和queue中也可以存放元素，但在STL中并没有将其划分在容器的行列，而是将其称为容器适配
器，这是因为stack和队列只是对其他容器的接口进行了包装，STL中stack和queue默认使用deque，比如：
4. deque的简单介绍(了解)
4.1 deque的原理介绍
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，且支持[]访问方式。
deque的结构像是一个链表，链表的节点就是一个buff[]数组，buff大小是固定的。当头插时，就是从最前面的buff的后面往前插，如果buff满了，就在deque最前面再开一个buff。当尾插时，就是从最后面的buff的前面往后插，如果buff满了，就在deque最后面再开一个buff。
4.2 deque的缺陷
- 与vector比较，deque的优势是：头部插入和删除时，不需要搬移元素，效率特别高，而且在扩容时，也不需要搬移大量的元素，因此其效率是比vector高的。
- 与list比较，其底层是连续空间，空间利用率比较高，不需要存储额外字段。
- 但是，deque有一个致命缺陷：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，而序列式场景中，可能需要经常遍历，因此在实际中，需要线性结构时，大多数情况下优先考虑vector和list，deque的应用并不多，而目前能看到的一个应用就是，STL用其作为stack和queue的底层数据结构。
4.3 为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器
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：
- 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。
- 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。
5. STL库中基于deque对stack的模拟实现
namespace my
{
template<class T,class con=deque<T>>
class stack
{
public:
void push(T val)//插入，压栈
{
node.push_front(val);
_size++;
}
const T& top()const//访问栈顶元素
{
if (!empty())
{
return node.front();
}
else
return nullptr;
}
T& top()//const类型栈访问栈顶元素
{
return node.front();
}
void pop()//删除栈顶元素
{
if(!empty())
{
node.pop_front();
_size--;
}
}
bool empty()const//检查栈顶是否为空
{
return _size == 0;
}
size_t size()const//检测栈元素个数
{
return _size;
}
private:
con node;
size_t _size = 0;
};
}
6. STL库中基于deque对queue的模拟实现
#include<deque>
namespace my
{
template<class T, class Con = deque<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:
Con _c;
};
};
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