C++STL(stack类、queue类)

文章目录

1.stack类和queue类的介绍
2.stack类和queue类的基本用法
- 2.1 (stack)下列代码的运行结果是（）
- 2.2 (queue)下列代码的运行结果是（）
3.stack类和queue类的底层(模拟实现)
- 3.1 deque类(双端队列)
- 3.2 适配器模式
- 3.3 stack类的模拟实现
- 3.4 queue类的模拟实现

1.stack类和queue类的介绍

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。

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。

2.stack类和queue类的基本用法

其和前面的string、vector、list用法差不多，这里就不专门介绍了，以几道立体来说明！
在这里插入图片描述

2.1 (stack)下列代码的运行结果是（）

在这里插入图片描述

2.2 (queue)下列代码的运行结果是（）

在这里插入图片描述

3.stack类和queue类的底层(模拟实现)

栈和队列没有像前面的list、vector一样使用传统的方法底层实现！
在这里插入图片描述

在实现stack类和queue类之前，需要介绍一个新的容器deque
还有就是适配器模式
这两个概念需要我们学习一下！

3.1 deque类(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。

在这里插入图片描述

①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，因此其效率是必vector高的。
②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。
③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。

3.2 适配器模式

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。

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。
.h文件
.cpp文件

3.3 stack类的模拟实现

mystack.h:

#pragma once
#include<vector>
#include<list>
#include<deque>

namespace bit
{
    // 适配器模式 -- 转换
    // 传什么就是什么栈，想用谁就用谁！
    // stack<int, vector<int>> st1;
	// stack<int, list<int>> st2;
    // stack<int, deque<int>> st3;
    template<class T, class Con = std::deque<T>>//模板参数也可以有缺省参数
    //template<class T, class Con = vector<T>>
    //template<class T, class Con = list<T>>
    //template<class T, class Con >//没有缺省参数
    class stack
    {
    public:
        stack() {}
        void push(const T& x) { _c.push_back(x); }
        void pop() { _c.pop_back(); }
        T& top() { return _c.back(); }
        const T& top()const { return _c.back(); }
        size_t size()const { return _c.size(); }
        bool empty()const { return _c.empty(); }
    private:
        Con _c;
    };
};

test.cpp:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<stack>
#include<deque>
#include<algorithm>
#include"mystack.h"

using namespace std;

void test_stack1()
{
	//bit::stack<int, list<int>> st;
	//bit::stack<int, vector<int>> st;
	bit::stack<int, deque<int>> st;
	//bit::stack<int> st;
	st.push(1);
	st.push(2);
	st.push(3);
	st.push(4);

	while (!st.empty())
	{
		cout << st.top() << " ";
		st.pop();
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	test_stack1();
	return 0;
}

3.4 queue类的模拟实现

myqueue.h:

#pragma once
#include<deque>
#include <list>
namespace bite
{
	template<class T, class Con = std::deque<T>>//模板参数也可以有缺省参数
   //template<class T, class Con = vector<T>>
   //template<class T, class Con = list<T>>
   //template<class T, class Con >//没有缺省参数
	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;
	};
}

test,cpp:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<stack>
#include<deque>
#include<algorithm>
#include"myqueue.h"
using namespace std;
void test_queue2()
{
	//bit::stack<int, list<int>> st;
	//bit::stack<int, vector<int>> st;
	bite::queue<int, deque<int>> st;
	//bit::stack<int> st;
	st.push(1);
	st.push(2);
	st.push(3);
	st.push(4);

	while (!st.empty())
	{
		cout << st.front() << " ";
		st.pop();
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	test_queue2();

	return 0;
}