STL源码刨析_stack & _queue

目录

一. 介绍

1. stack 介绍

2. queue 介绍

二. 模拟实现

1. stack 模拟实现

2. queue 模拟实现

三. deque

1. deque 接口

2. 底层

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一. 介绍

1. stack 介绍

stack（栈）是一种容器适配器，它提供了一种后进先出（LIFO）的数据结构。以下是关于stack的介绍：

• 特点：stack是一种具有特定功能的容器，它只能通过顶部（或称为栈顶）进行元素的插入和删除操作。插入操作称为入栈（push），删除操作称为出栈（pop）。对stack的访问受到限制，只能访问栈顶的元素。
• 使用容器：stack的实现通过在内部使用其他容器来存储元素。默认情况下，STL中的stack使用deque（双端队列）作为底层容器。也可以通过指定其他容器类型来创建自定义底层容器的stack。
• 基本操作：除了入栈和出栈操作外，stack还提供了其他一些常用的操作，如访问栈顶元素（top）、判断栈是否为空（empty）以及获取栈的大小（size）。
• 不支持随机访问：与向量（vector）和列表（list）等容器不同，stack不支持通过索引进行随机访问。只能访问栈顶元素，且只能进行入栈和出栈操作。
• 适用性：stack通常用于一些需要后进先出操作的场景，如逆序遍历、回溯算法、函数调用堆栈等。由于其简洁性和固定操作的特性，在许多算法和数据结构中都能够发挥作用。

总体上，stack是一种功能简单而强大的容器适配器，可用于实现后进先出的数据结构。通过提供入栈、出栈、访问栈顶等操作，stack提供了一种方便且高效的方式来管理数据。

2. queue 介绍

queue（队列）是一种容器适配器，它提供了一种先进先出（FIFO）的数据结构。以下是关于queue的介绍：

• 特点：queue是一种具有特定功能的容器，它在队尾进行元素的插入操作，而在队头进行元素的删除操作。插入操作称为入队（push），删除操作称为出队（pop）。队列中的元素按照先进先出的顺序进行处理。
• 使用容器：queue的实现通过在内部使用其他容器来存储元素。默认情况下，STL中的queue使用deque（双端队列）作为底层容器。也可以通过指定其他容器类型来创建自定义底层容器的queue。
• 基本操作：除了入队和出队操作外，queue还提供了其他一些常用的操作，如访问队头元素（front）、访问队尾元素（back）、判断队列是否为空（empty）以及获取队列的大小（size）。
• 不支持随机访问：与向量（vector）和列表（list）等容器不同，queue不支持通过索引进行随机访问。只能访问队头和队尾的元素，且只能进行入队和出队操作。
• 适用性：queue通常用于一些需要先进先出操作的场景，如任务调度、事件处理、缓冲区管理等。通过提供入队、出队、访问队头和队尾的操作，queue提供了一种方便且高效的方式来管理数据。

总体上，queue是一种功能简单而强大的容器适配器，可用于实现先进先出的数据结构。通过提供入队、出队、访问队头和队尾等操作，queue提供了一种方便且高效的方式来管理数据。

二. 模拟实现

我们的 stack 和 queue 都是适配器，所以我们实现就不用很麻烦，我们前面也写过 stack 和 queue,我们知道什么容器适合 stack 和 queue 那么我们这次就使用 vector 来适配 stack 使用 list 来适配 queue。

1. stack 模拟实现

这里我们模拟实现的逻辑就是复用，我们的 stack 的类里面有一个 vector 的对象，但是我们不一定使用 vector 我们还可以使用 list, 所以我们的 stack 的模板可以多传一个参数，来表示我们适配的容器时使用什么容器，然后我们可以复用我们容器的函数，例如我们的 stack 里面有一个 push 但是我们的 stack 只有一个入口和出口，还是后进先出的，所以我们使用的容器是 vector 的话，我们就可以使用 push_back 和 pop_back。

下面我们也就不一个一个介绍了，我们直接看代码~

    template>
	class stack
	{
	public:
		stack() {};

		~stack() {};

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

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

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

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

		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		Container _con;
	};

2. queue 模拟实现

queue 和 stack 其实基本都是一样的，但是我们的 queue 的容器就不能使用 vector 了，其实并不是不能使用，而是使用 vector 的效率很低，因为我们的 vector 需要头删、尾插， 我们知道我们的 vector 的中间或者头部的插入删除都是很慢的，所以我们的 queue 可以使用 list ，我们下main还是直接看代码。

	template>
	class queue
	{
	public:
		queue() {};

		~queue() {};

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

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

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

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

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

		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		Container _con;
	};

模拟实现就完了~

三. deque

deque 是一个既可以随机插入删除，也可以支持随机访问的一个容器，但是我们经常宾补怎么使用它，我们的 deque 被作为 stack 和 queue 的默认容器，可是为什么选择 deque 呢？我们下面简单的了解一下 deque。

1. deque 接口

其他的接口我们就不看了，我们主要看一下这些接口 

 我们看到上面，我们的 deque 即提供了头插，头删，还有我们的 operator[]，说明我们的 deque 的头插和头删的效率并不慢，而且还提供了我们的 operator[],说明我们的 deque 还支持随机访问，所以说它就是很适合做 stack 和 queue 的容器。

2. 底层

我们这里说一下它的底层，我们的 deque 的底层是一个一个连续的空间，而我们还有一个数组就是专门管理这些连续的空间，就像下面这样

然后我们头插就向最前面的那个数组插入，尾插就像后面的插入，如果满了，就扩容，到管理的那个数组里面在加一个指针，指向一块新的数组，总的来说 deque 是很复杂的，这么两句也说不清楚，但是 deque 其实并不是很重要，我们不需要掌握它，所以了解一下即可

源码在 码云 里面。