文章目录

使用
- stack 栈
- queue 队列
- priority_queue 优先级队列
什么是容器适配器？
deque 容器简单介绍
模拟实现
- stack
- queue
- priority_queue
- - 写死的大堆
  - 仿函数
  - 活的堆
  - 兼容函数指针写法
  - 迭代器范围构造
完整代码
仿函数其他用法
- 内置类型排序
- 自定义类型排序
反向迭代器(迭代器适配器)

使用

stack 栈

使用前需包含头文件 <stack>

stack 和 queue 不支持迭代器，这两种容器不应该让人随意遍历。

入栈：push
查看栈顶元素：top
出栈：pop

例：

void test1()
{stack<int> s;s.push(1);s.push(2);s.push(3);s.push(4);while (!s.empty()){cout << s.top() << ' ';s.pop();}cout << endl;
}
//结果：4 3 2 1

queue 队列

使用前需要包含头文件 <queue>

入队：push
出队：pop
查看队头：front
查看队尾：back

void test2()
{queue<int> q;q.push(1);q.push(2);q.push(3);q.push(4);while (!q.empty()){cout << q.front() << ' ';q.pop();}cout << endl;
}
//结果：1 2 3 4

priority_queue 优先级队列

priority_queue 就是堆，其默认使用 vector 作为其底层存储数据的容器。

priority_queue 默认是大堆。

插入一个值：push
查看堆顶元素：top
删除堆顶元素：pop

例：

void test3()
{priority_queue<int> pq;pq.push(1);pq.push(6);pq.push(5);pq.push(9);pq.push(8);while (!pq.empty()){cout << pq.top() << ' ';pq.pop();}cout << endl;
}
//结果：9 8 6 5 1

改成小堆需要仿函数相关的知识，会在后面讲解，这里演示用法：

需要包含头文件 <functional>

void test3()
{priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq; //小堆pq.push(1);pq.push(6);pq.push(5);pq.push(9);pq.push(8);while (!pq.empty()){cout << pq.top() << ' ';pq.pop();}cout << endl;
}

什么是容器适配器？

首先，我们来了解适配器的含义

适配器是一种接口转换器，生活中常见的有电源适配器，它可以将 220V 的交流电转换成适合电器使用的低压直流电。让原本不适用的电变得适用，这便是适配器的作用。

在计算机编程中，容器适配器则是将一个类的接口适配成用户所期待的。

stack，queue，priority_queue 都属于容器适配器，它们都是对其他容器的接口进行了包装。stack 和 queue 底层默认使用deque 容器。注意，其内部使用的基础容器并不是固定的，用户可以在满足特定条件的多个基础容器中自由选择。

deque 容器简单介绍

vector

优点：适合尾插尾删，随机访问，cpu 高速缓存命中高

缺点：

不适合头部或者中部的插入删除，效率低，需要挪动数据

扩容有一定的性能消耗，还可能存在一定程度的空间浪费

list

优点：

任意位置插入删除效率高 O(1)O(1)O(1)

按需申请释放空间

缺点：

不支持随机访问

cpu高速缓存命中低

deque 就是 double-ended queue（双端队列），它结合了 vector 和 list 的设计。

基本原理就是由一个中控数组，也就是指针数组，维护多个缓冲区，缓冲区中存放真实数据。
缓冲数组满了，就会再开一个，中控数组里也就增加一个指针。
中控数组满了，则需要扩容，但是扩容的代价很小。

优点：

头部和尾部的插入删除数据效率不错
支持随机访问
扩容代价小
cpu高速缓存命中高

缺点：

中部插入删除效率不行
虽然支持随机访问，但是效率相比 vector 还是有差距，频繁随机访问要小心

比较 vector 排序和 deque 排序：

void testOP()
{srand(time(0));const int N = 10000000;vector<int> v;v.reserve(N);deque<int> dq1;deque<int> dq2;for (int i = 0; i < N; ++i){auto e = rand();v.push_back(e);dq1.push_back(e);dq2.push_back(e);}int begin1 = clock();sort(v.begin(), v.end());int end1 = clock();int begin2 = clock();vector<int> cp(dq1.begin(), dq1.end());sort(cp.begin(), cp.end());dq1.assign(cp.begin(), cp.end());int end2 = clock();int begin3 = clock();sort(dq2.begin(), dq2.end());int end3 = clock();cout << "vector sort: " << end1 - begin1 << endl;cout << "deque copy vector sort: " << end2 - begin2 << endl;cout << "deque sort: " << end3 - begin3 << endl;
}
//结果：
//vector sort: 482
//deque copy vector sort: 540
//deque sort: 1343

可见 deque 的随机访问速度慢一些。把 deque 拷贝到 vector 排序再拷贝回来会快一些。

像 stack 和 queue 这样频繁头尾插入删除，随机访问少的数据结构就非常适合使用 deque 作为基础容器。

模拟实现

stack

模板参数 class Container = deque<T> 表示要使用的基础容器，默认为 deque 容器。

在基础容器上包装一层接口就行了。

template<class T, class Container = deque<T>>
class Stack
{public:void push(const T& x){_con.push_back(x);}void pop(){_con.pop_back();}const T& top(){return _con.back();}size_t size(){return _con.size();}bool empty(){return _con.empty();}private:Container _con;
};

我们在创建对象时可以自己传入基础容器的类型，比如 Stack<int, vector<int>> s;，也可以不传，默认就是 deque 容器

stack支持使用的基础容器有：deque(默认) vector list

queue

template<class T, class Container = deque<T>>
class Queue
{public:void push(const T& x){_con.push_back(x);}void pop(){_con.pop_front();}const T& front(){return _con.front();}const T& back(){return _con.back();}size_t size(){return _con.size();}bool empty(){return _con.empty();}private:Container _con;
};

queue 支持使用的基础容器有：deque(默认) list

priority_queue

堆的操作这里就不细讲了，详细讲解参考

[C++](13)stack queue priority_queue 模拟实现：容器适配器，deque介绍，仿函数详解相关推荐

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