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。
STL标准库中stack
和queue
的底层结构
deque
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。
deque
并不是真正连续的空间,而是由一段段连续的小空间拼接而成的,实际deque
类似于一个动态的二维数组,其底层结构如下图所示:
双端队列底层是一段假象的连续空间,实际是分段连续的,为了维护其“整体连续”以及随机访问的假象,落在了deque的迭代器身上,因此deque的迭代器设计就比较复杂,如下图所示:
deque使用
构造
函数原型 | 功能实现 |
---|---|
deque( ) | 默认构造 |
deque( n , val) | 构造一个包含 n 个元素值为val的容器 |
deque (InputIterator first, InputIterator last) | 迭代器范围构造 |
deque (const deque& x) | 拷贝构造 |
成员函数
函数原型 | 功能实现 |
---|---|
push_back() | 在队列的尾部插入元素。 |
emplace_front() | 与push_front()的作用一样 |
push_front() | 在队列的头部插入元素 |
emplace_back() | 与push_back()的作用一样 |
back() | 回队列尾部元素的引用 |
front() | 返回队列头部元素的引用 |
pop_back() | 删除队列尾部的元素。 |
pop_front() | 删除队列头部的元素 |
empty() | 判断队列是否为空 |
size() | 返回队列中元素的个数 |
begin() | 返回头位置的迭代器 |
end() | 返回尾+1位置的迭代器 |
insert() | 在指定位置插入元素 |
erase() | 在指定位置删除元素 |
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,因此其效率是必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。
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:
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。
STL标准库中对于stack和queue的模拟实现
stack的模拟实现
#include<deque>
namespace bite
{
template<class T, class Con = deque<T>>
//template<class T, class Con = vector<T>>
//template<class T, class Con = list<T>>
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;
};
}
queue的模拟实现
#include<deque>
#include <list>
namespace bite
{
template<class T, class Con = deque<T>>
//template<class T, class Con = list<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;
};
}