C++初阶--stack和queue

目录

stack介绍

stack的使用

stack的模拟实现

queue的介绍

queue的使用

queue的模拟实现

deque

priority_queue

priority_queue的使用

仿函数

priority_queue的模拟实现

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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的使用：

stack()	构造空的栈
empty()	检测stack是否为空
size()	返回stack中元素个数
top()	返回栈顶元素的引用
push()	将元素val压入栈中
pop()	将stack中尾部的元素弹出

stack的模拟实现：

//适配器模式
namespace qwe
{
	//stack> s;
	//stack> s;

	template>
	class stack
	{
	public:
		bool empty() const
		{
			return _con.empty();
		}

		size_t size() const
		{
			return _con.size();
		}

		const T& top() const
		{
			return _con.back();
		}

		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}

		void pop()
		{
			_con.pop_back();
		}
	private:
		//vector _v;
		Container _con;
	};

	void test_stack()
	{
		//后进先出--不支持迭代器
		stack s;

		s.push(1);
		s.push(2);
		s.push(3);
		s.push(400);

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

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。

 queue的使用：

queue()	构造空的队列
empty()	检测队列是否为空
size()	返回队列中元素个数
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()	将队头的元素出队列

queue的模拟实现：

namespace qwe
{
	template>
	class queue
	{
	public:
		bool empty() const
		{
			return _con.empty();
		}

		size_t size() const
		{
			return _con.size();
		}

		const T& front() const
		{
			return _con.front();
		}

		const T& back() const
		{
			return _con.back();
		}

		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}

		void pop()
		{
			_con.pop_front();
		}

	private:
		Container _con;
	};

	void test_queue()
	{
		//queue> q; 
		//queue> q;
		queue q;
		q.push(10);
		q.push(20);
		q.push(30);
		q.push(40);

		while (!q.empty())
		{
			cout << q.front() << " ";
			q.pop();
		}
		cout << endl;
	}
}

deque：

双端队列，融合vector和list优点。

vector优点：下标随机访问，尾插尾删效率高，cup高速缓存命中高。

vector缺点：扩容(效率、空间浪费)、不适合头插头删。

list优点：按需申请释放空间，任意位置O(1)插入删除。

list缺点：不支持随机访问。

deque：适合头尾的插入删除

如果stack用vector默认适配：

deque优势：扩容代价不大，不需要拷贝数据，浪费空间不多。

如果stack用list默认适配：

deque优势：cpu高速cache命中。不会频繁申请小块空间。申请和释放空间次数少代价低。

如果queue用list默认适配：

deque优势：cpu高速cache命中。不会频繁申请小块空间。申请和释放空间次数少代价低。

priority_queue:

        优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。

 priority_queue的使用：

priority_queue() / priority_queue(first,last)	构造
empty()	检测是否为空
top()	返回优先级队列中最大(最小元素)，即堆顶元素
push(x)	在优先级队列中插入元素x
pop()	删除优先级队列中最大(最小)元素，即堆顶元素

默认情况下priority_queue是大堆

如果在priority_queue中放自定义类型的数据，用户需要在自定义类型中提供> 或者< 的重载。

仿函数：

struct Less
{
	bool operator()(int x, int y)
	{
		return x < y;
    }
};

struct Greater
{
	bool operator()(int x, int y)
	{
		return x > y;
	}
};

int main()
{
	// Less->仿函数类型 less就叫函数对象
	Less less;
	cout << less(1, 2) << endl;

	Greater gt;
	cout << gt.operator()(1, 2) << endl;
	cout << gt(1, 2) << endl;

	Less lessi;
	cout << lessi(1, 2) << endl;
	cout << Less()(1, 2) << endl;
	cout << Less()(1.1, 2.2) << endl;

	return 0;
}

priority_queue的模拟实现：

namespace qwe
{
	template
	struct Less
	{
		bool operator()(const T& x, const T& y) const
		{
			return x < y;
		}
	};

	//特化
	template<>
	struct Less
	{
		bool operator()(Date* x, Date* y)const
		{
			return *x < *y;
		}
	};

	template
	struct Greater
	{
		bool operator()(const T& x, const T& y) const
		{
			return x > y;
		}
	};

	//大的优先级高--大堆
	template, class Compare = Less>

	class priority_queue
	{
	private:
		void adjust_up(size_t child)
		{
			Compare com;
			size_t parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				//if (_con[child] > _con[parent])
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

		void adjust_down(size_t parent)
		{
			Compare com;

			size_t child = (parent * 2) + 1;
			while (child < _con.size())
			{
				//if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child])
				if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
				{
					++child;
				}

				//if (_con[child] > _con[parent])
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

	public:
		priority_queue()
		{}

		template
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
			:_con(first, last)
		{
			//建堆
			for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i)
			{
				adjust_down(i);
			}
		}

		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
			adjust_up(_con.size() - 1);
		}

		void pop()
		{
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			adjust_down(0);
		}

		const T& top()
		{
			return _con[0];
		}

		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}

		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}

	private:
		Container _con;
	};

	void test_priority_queue()
	{
		// 默认是大的优先级高 -- 默认给的仿函数是less
		//priority_queue pq;

		// 控制小的优先级高 -- 给一个greater的仿函数
		//priority_queue, Greater> pq;
		priority_queue, greater> pq;

		pq.push(3);
		pq.push(3);
		pq.push(7);
		pq.push(1);
		pq.push(9);

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

}