stack_queue | priority_queue | 仿函数

1. stack 的使用

栈不在是一个容器，而是一个容器适配器 ，
stack的模板中第二个deque暂时不知道干什么的，后面会说

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说明stack是一个容器适配器，并且为了保证严格的先进后出，所以不存在迭代器

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#include
#include
using namespace std;


int main()
{
	stack<int>v;
	v.push(1);
	v.push(2);
	v.push(3);
	v.push(4);
	while (!v.empty())//后进先出的原则
	{
		cout << v.top() << " ";//4 3 2 1
		v.pop();
	}
	return 0;
}

2. stack的模拟实现

#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
namespace yzq
{
	//适配器模式
	template<class T, class Container = deque<T>>//给与缺省值
	//deque 作为一个双端队列，可以非常适用与大量 头插 头删 尾插 尾删 的情况
	class stack
	{
	public:
		void push(const T& x)//插入
		{
			_con.push_back(x);//尾插
		}
		void pop()//删除栈顶元素
		{
			_con.pop_back();  
		}
		const T& top()//栈顶
		{
			return _con.back();
		}
		size_t size()//大小
		{
			return _con.size();
		}
		bool empty()//判空
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		Container _con;//Container 是一个符合要求的容器

	};//适配器模式
	void test()
	{
		yzq::stack<int>v;
		v.push(1);
		v.push(2);
		v.push(3);
		v.push(4);

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

这里假设我们不认识 deque，那么如果stack频繁使用pop尾删，将vector< T >设置成缺省值也是非常适合的

3. queue的使用

队列同样不在是一个容器，而是一个容器适配器

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说明queue为了保证严格的先进先出，所以不存在迭代器

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---

#include
#include
#include
using namespace std;



int main()
{
	queue<int>v;
	v.push(1);
	v.push(2);
	v.push(3);
	v.push(4);
	while (!v.empty())//符合先进先出的原则
	{
		cout << v.front() << " ";//1 2 3 4
		v.pop();
	}
	return 0;
}

4. queue的模拟实现

#pragma once
namespace yzq
{
	template<class T, class Container=deque<T>>//给与缺省值，默认使用list
	class queue
	{
	public:
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}
		void pop()
		{
			_con.pop_front();  //vector没有头删，强行使用erase 效率太低
		}
		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;//Container 是一个符合要求的容器
		
	};
}

这里假设我们不认识 deque，那么如果stack频繁使用pop头删，将 list< T >设置成缺省值也是非常适合的

5. deque ——双端队列

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可以在头尾双端进行插入和删除的操作，且时间复杂度为O(1)，与vetcor比较，头插效率高，不需要移动元素，
与list比较，空间利用比较高

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而deque就是要综合两者的优点 (想法很美好)
deque并不是真正的连续的空间，而是由一段段连续的小空间拼接而成的
一段段的小数组，若满了不扩容，在开辟一块空间，通过中控(指针数组)的方式将一个个小数组管理起来
第一个buf数组，开的是中控指针数组中间的位置

头插:

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尾插:

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若中控满了，就要扩容，但是扩容代价低
若为vector，本来为100个int空间，需要200个空间，就需要扩容2倍
而 中控是一个指针数组，里面都是指针，可能只需要20个指针就搞定了，所以扩容代价相对于低一些

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deque优缺点

优点：
1.相比于vector，扩容代价低
2. 头插 头删，尾插尾删效率高
3. 支持随机访问

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缺点：
1.中间插入删除很难搞
若中间插入删除效率高，会影响随机访问的效率，牺牲中间插入删除的效率，随机访问效率就变高了
2.没有vector和list优点极致
deque你说它跟vector比随机访问，速度不如vector，跟list比任意位置插入删除，效率没list高 ，这种就搞的很难啦，哪一项都不突出，但是都会一点

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栈和队列都是需要大量的头插头删，尾插尾删的，而deque在这个场景下效率很高，所以deque被当作栈和队列的默认适配容器

6. priority_queue ——优先级队列

1. priority_queue的使用

底层是一个堆，默认容器使用vector, 最后一个模板参数代表仿函数 默认使用 less 代表小于 (后面会讲)

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---

#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
	priority_queue<int, vector<int>>v;
	//默认为大堆，数据大的优先级高
	v.push(4);
	v.push(8);
	v.push(6);
	v.push(2);
	while (!v.empty())
	{
		cout << v.top() << " "; //8 6 4 2
		v.pop();
	}
	return 0;
}

正常来说，默认建立大堆，所以数据大的优先级高

---

#include
#include
#include
int main()
{
	priority_queue<int,vector<int>,greater<int>>v;//greater作为仿函数
	//设置小堆，让小的优先级高
	v.push(4);
	v.push(8);
	v.push(6);
	v.push(2);
	while (!v.empty())
	{
		cout << v.top() << " "; //2 4 6 8
		v.pop();
	}
	return 0;
}

但若加入仿函数 greater 后，则会建立小堆，所以数据小的优先级高

2. priority_queue的模拟实现

由于是自己实现的所以要加上命名空间，避免冲突

push——插入

void adjustup(int child)//向上调整算法
		{
			Compare com;
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				//建大堆
				if (com(_con[parent] ,_con[child]))
				{
					swap(_con[parent], _con[child]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
void push(const T&x)
		{
			_con.push_back(x);
			adjustup(_con.size() - 1);//向上调整算法
		}

由于是堆的插入，而堆本身也是由数组的数据构成的，所以数组加入一个数据相当于在堆最后插入一个数据，在通过向上调整算法依次交换， 不懂向上调整算法的点击这里

pop ——删除

void adjustdown(int parent)//向下调整算法
		{
			Compare com;
			int child = parent * 2+1;//假设为左孩子
			while (child<_con.size())
			{
				//建大堆
				if (child+1 < _con.size()&&com(_con[child],_con[child + 1]))
					//child+1是防止右孩子不存在导致越界
				{
					child++;
				}
				if (com(_con[parent] ,_con[child]))//将两者换一种说法，使之能=能够调用<即可
				{
					swap(_con[parent], _con[child]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
void pop()
		{
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);//首尾交换
			_con.pop_back();//尾删
			adjustdown(0);//向下调整算法
		}

由于要删除堆顶的数据，所以交换堆尾与堆顶数据，在删除堆尾数据，默认容器为vector，所以有pop_back 尾删的功能，而此时堆顶的数据不符合当前的位置，所以需要借助向下调整算法把该数据调整到合适的位置 不懂向下调整算法的点击这里

top —— 堆顶

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

堆是借助数组来实现的，所以堆顶的数据就是当前的第一个数据

仿函数问题

template <class T>
	struct Less
	{
		bool operator()(const T& x, const T& y)
		{
			return x < y;
		}
	};
	template <class T>
	struct greater
	{
		bool operator()(const T& x, const T& y)
		{
			return x > y;
		}
	};

仿函数主要是借助两个类 来重载 运算符 ( ) ，
而 Less ( xy) 用于建立小堆

---

Less / greater 分别都是类名 ，而模板参数 Compare 需要类型
所以 都需要加上 ，即 Less< T> / greater < T >

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通过该类型在向上/向下调整算法中分别建立对象，通过对象调用对应类less/greater的重载()从而达到目的

若为默认类型Less，则调用x

---

当传入greater< T >类型后，调用对象，找到对应greater类型的重载() ，调用 x >y ，从而建小堆

完整代码实现

#include
#include
using namespace std;
namespace yzq
{
	template <class T>
	struct Less
	{
		bool operator()(const T& x, const T& y)
		{
			return x < y;
		}
	};
	template <class T>
	struct greater
	{
		bool operator()(const T& x, const T& y)
		{
			return x > y;
		}
	};
	template<class T, class Container=vector<T>,class Compare=Less<T> >
	class priority_queue//优先级队列
	{
	public:
		void adjustup(int child)//向上调整算法
		{
			Compare com;
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				//建大堆
				if (com(_con[parent] ,_con[child]))
				{
					swap(_con[parent], _con[child]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		void adjustdown(int parent)//向下调整算法
		{
			Compare com;
			int child = parent * 2+1;//假设为左孩子
			while (child<_con.size())
			{
				//建大堆
				if (child+1 < _con.size()&&com(_con[child],_con[child + 1]))
					//child+1是防止右孩子不存在导致越界
				{
					child++;
				}
				if (com(_con[parent] ,_con[child]))//将两者换一种说法，使之能=能够调用<即可
				{
					swap(_con[parent], _con[child]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		void push(const T&x)
		{
			_con.push_back(x);
			adjustup(_con.size() - 1);//向上调整算法
		}
		void pop()
		{
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);//首尾交换
			_con.pop_back();//尾删
			adjustdown(0);//向下调整算法
		}
		const T& top()
		{
			return _con[0];
		}
		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}
		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		Container _con;//使用vector实现
	};
}

int main()
{
	//yzq::priority_queuev;
	yzq::priority_queue<int,deque<int>,greater<int>>v;
	v.push(1);
	v.push(5);
	v.push(8);
	v.push(4);
	while (!v.empty())
	{
		cout << v.top() << " ";
		v.pop();
	}
	return 0;
}