C++:stack和queue

stack

  1. 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是作为容器适配器被实现的,标准容器vector、deque、list均符合这些需求,默认情况下,如果没有为stack指定特定的底层容器,默认情况下使用deque。
  2. stack的使用
    stack():构造空的栈
    empty():判空操作
    size():返回stack中元素的个数
    top():返回栈顶元素的引用
    push():将元素val压入stack中
    pop():将stack中尾部的元素弹出

queue

  1. 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。标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下,如果没有为queue实例化指定容器类,则使用标准容器deque。
  2. quqeu的使用
    queue():构造空的队列
    empty():检测队列是否为空
    size():返回队列中有效元素的个数
    front():返回队头元素的引用
    back:返回队尾元素的引用
    push():在队列尾部入队列
    pop():在队列头部出队列

priority_queue

  1. 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。此上下文类似于堆,在堆中可以随时插入元素,并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元
    素)。
  2. 优先队列被实现为容器适配器,容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类,queue提供一组特
    定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出,其称为优先队列的顶部。
  3. priority_queue的使用
    priority_queue()/priority_queue(first,last):构造一个空的优先级队列
    empty():检测优先级队列是否为空,是返回true,否则返回false
    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

容器适配器

  1. 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。
  2. 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。

deque(双端队列)

  1. 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。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。
  2. 优点: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。
  3. 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。

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