C++程序员修炼手册—stack和queue模拟实现

容器适配器：

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。

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，比如：

 

 

deque简单介绍：

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来做stack和deque的模拟容器

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：
1. 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。
2. 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。

模拟实现

stack

#pragma once
#include
#include
namespace Gold
{
	template>
	class Stack
	{
	public:
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}
		void pop()
		{
			_con.pop_back();
		}
		T top()
		{
			return _con.back();
		}
		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}
		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}
	private:
		Container _con;
	};
	void test()
	{
			Stack st;
			st.push(1);
			st.push(2);
			st.push(3);
			st.push(4);
			cout << st.top() << endl;
			cout << st.size() << endl;
			cout << st.empty() << endl;
			while (!st.empty())
			{
				cout << st.top() << " ";
				st.pop();
			}
			cout << endl;
	}
}

queue

#pragma once
#include
#include
using namespace std;
namespace Etta
{
	template>//适配器类型 ，通过deque实现对列
	class queue
	{
	public:
		void push(const T& x)//队尾入数据，队头出数据
		{
			_con.push_back(x);
		}
		void pop() //出数据
		{
			_con.pop_front();
		}
		T front()//队头数据
		{
			return _con.front();
		}
		T back()
		{
			return _con.back();
		}
		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}
		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}
	private:
		container _con;
	};
	void test()
	{
		queue q1;
		q1.push(1);
		q1.push(2);
		q1.push(3);
		q1.push(4);
		cout << q1.front() << endl;
		cout << q1.back() << endl;
		cout << q1.size()<< endl;
		cout << q1.empty() << endl;
		while (!q1.empty())
		{
			cout << q1.front() << " ";
			q1.pop();
		}
		cout << endl;

	}
}

test

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Queue.h"
#include"Stack.h"
int main()
{
	Etta::test();
	Gold::test();
	return 0;
}