C++STL----Stack&Queue的模拟实现

容器适配器

什么是适配器

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。类似于手机的一些耳机转接口等。

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。

dequeue简介

原理介绍

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

其底层结构如下图所示：

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，落在了deque的迭代器身上

因此deque的迭代器设计就比较复杂，如下图所示：

deque是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢？

deque的缺陷

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：

deque的优势是：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。

deque的缺陷：

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。

为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器

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

Stack的模拟实现

Stack的模拟实现可以复用顺序表来实现。

#include
#include
#include
#include

using namespace std;
namespace lhj_1
{
	template <class T,class Container=deque<T>>
	//用顺序表来实现栈
	class stack
	{
	public:
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}
		void pop()
		{
			_con.pop_back();
		}
		T& top()
		{
			return _con.back();
		}
		const T& top()const
		{
			return _con.back();
		}
		bool empty()const
		{
			return _con.empty();
		}

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

	private:
		//容器适配器的功能就和数据线的转接器一样
		// 可能转接器的底层实现不同，但实现出来的功能都是一样的
		// 容器适配器也是如此
		//vector _con;//此时stack还不是容器适配器
		Container _con;//此时stack就是一个容器适配器了
	};
}

Queue的模拟实现

Queue的模拟实现也可复用顺序表来实现

#include
#include
#include
#include

using namespace std;
namespace lhj_2
{
	template <class T, class Container=deque<T>>

	class queue
	{
	public:
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}
		void pop()
		{
			_con.pop_front();
		}
		T& back()
		{
			return _con.back();
		}
		T& fornt()
		{
			return _con.front();
		}
		const T& back()const
		{
			return _con.back();
		}
		const T& fornt()const
		{
			return _con.front();
		}
		bool empty()const
		{
			return _con.empty();
		}

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

	private:
		Container _con;
	};
}