C++总结(8)：STL容器适配器之stack、queue、priority_queue详解
容器适配器(Container Adapters)是C++标准库中的一种数据结构，用于提供特定接口以便于将不同类型的容器以一种统一的方式使用。它们是标准库的一部分，提供了一种通用的方式来操作底层容器，无论是栈(stack)、队列(queue)、还是优先队列(priority_queue)。
文章目录
- 1 stack
- 2 queue
- 3 priority_queue
1 stack
栈(Stacks)是一种容器适配器，采用后进先出(LIFO)工作方式。
常用方法
empty():返回栈是否为空size():返回栈的大小top():返回栈顶元素的引用push(g):在栈顶添加元素g(接受一个已构造的元素作为参数，并将该元素的副本推入栈中)emplace(g):在栈顶添加元素g(接受构造元素所需的参数，并在栈内直接构造元素，而不需要进行副本构造)pop():删除栈中最近插入的元素
下面来看一个例子：
#include
#include
using namespace std;
int main() {
stack stack;
stack.push(21);
stack.push(22);
stack.push(24);
stack.push(25);
int num=0;
stack.push(num);
stack.pop();
stack.pop();
stack.pop();
while (!stack.empty()) {
cout << stack.top() <<" "; //22 21
stack.pop();
}
}
2 queue
队列(queues)是一种容器适配器，采用先进先出(FIFO)的工作方式。直接来看一个例子：
#include
#include
using namespace std;
void showq(queue gq)
{
queue g = gq;
while (!g.empty()) {
cout << ' ' << g.front();
g.pop();
}
cout << '\n';
}
int main()
{
queue gquiz;
gquiz.push(10);
gquiz.push(20);
gquiz.push(30);
cout << "The queue gquiz is : ";
showq(gquiz); //10 20 30
cout << "\ngquiz.size() : " << gquiz.size(); //3
cout << "\ngquiz.front() : " << gquiz.front(); //10
cout << "\ngquiz.back() : " << gquiz.back(); //30
cout << "\ngquiz.pop() : "; //20 30
gquiz.pop();
showq(gquiz);
return 0;
}
方法
| Method | Definition |
|---|---|
| empty() | 返回队列是否为空 |
| size() | 返回队列的大小 |
| swap() | 交换两个队列的内容，但这两个队列必须是相同的数据类型，尽管它们的大小可以不同 |
| emplace() | 将新元素插入队列容器 |
| front() | 返回队列的第一个元素的引用 |
| back() | 返回队列的最后一个元素的引用 |
| push(g) | 将元素g添加到队列的末尾 |
| pop() | 删除队列的第一个元素 |
3 priority_queue
优先队列(priority queue)是一种特殊设计的容器适配器，队列中的元素是按递增/递减排列的，默认情况下优先队列被实现为最大堆(递减排列)。下面来看一个例子：
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
int arr[6] = { 10, 2, 4, 8, 6, 9 };
priority_queue pq; //默认为降序
for (int i = 0; i < 6; i++) {
pq.push(arr[i]);
}
cout << "Priority Queue: ";
while (!pq.empty()) {
cout << pq.top() << ' '; //10 9 8 6 4 2
pq.pop();
}
return 0;
}
如何创建一个最小堆的优先队列？
默认情况下优先队列被实现为最大堆，我们也可以通过一些选项将其变为最小堆：
priority_queue , greater> gq;
int：存储在优先队列中的元素类型vector：用于存储这些元素的内部容器的类型greater：自定义比较函数，这个表示最小堆(最小的元素将位于队列的顶部)，它确定了在优先队列内元素的排序方式
在最大堆的情况下，我们不需要指定它们，因为这些参数的默认值已经适用于最大堆。
#include
#include
using namespace std;
void showpq(priority_queue, greater > g)
{
while (!g.empty()) {
cout << ' ' << g.top();
g.pop();
}
cout << '\n';
}
int main()
{
int arr[6] = { 10, 2, 4, 8, 6, 9 };
priority_queue, greater > gquiz(arr, arr + 6);
cout << "Priority Queue : "; //2 4 6 8 9 10
showpq(gquiz);
return 0;
}
方法
| Method | Definition |
|---|---|
| empty() | 返回队列是否为空 |
| size() | 返回队列的大小 |
| top() | 返回队列的顶部元素的引用 |
| push() | 将元素g添加到队列的末尾 |
| pop() | 删除队列的第一个元素 |
| swap() | 用于交换两个队列的内容，前提是这两个队列必须是相同类型的，尽管它们的大小可以不同 |
| emplace() | 将新元素插入队列容器(与push的不同是它可以构造元素所需的参数,减少一次拷贝过程) |
优先队列操作
我们可以使用使用push()将元素插入优先队列中，使用pop()从优先队列中移除元素，它会移除具有最高优先级的元素。
#include
#include
using namespace std;
void showpq(priority_queue gq)
{
priority_queue g = gq;
while (!g.empty()) {
cout << ' ' << g.top();
g.pop();
}
cout << '\n';
}
int main()
{
priority_queue gquiz;
gquiz.push(10);
gquiz.push(30);
gquiz.push(20);
gquiz.push(5);
gquiz.push(1);
cout << "The priority queue gquiz is : ";
showpq(gquiz); //30 20 10 5 1
cout << "\ngquiz.size() : " << gquiz.size(); //5
cout << "\ngquiz.top() : " << gquiz.top(); //30
cout << "\ngquiz.pop() : ";
gquiz.pop();
showpq(gquiz); //20 10 5 1
return 0;
}
- 我们每次只能访问优先队列的顶端元素，即调用
top()
交换优先队列的内容
swap()函数用于交换一个优先队列的内容与另一个相同类型的优先队列，它们可以具有相同或不同的大小。
#include
using namespace std;
void print(priority_queue pq)
{
while (!pq.empty()) {
cout << pq.top() << " ";
pq.pop();
}
cout << endl;
}
int main()
{
priority_queue pq1;
priority_queue pq2;
pq1.push(1);
pq1.push(2);
pq1.push(3);
pq1.push(4);
pq2.push(3);
pq2.push(5);
pq2.push(7);
pq2.push(9);
pq1.swap(pq2);
cout << "Priority Queue 1 = ";
print(pq1); //9 7 5 3
cout << "Priority Queue 2 = ";
print(pq2); //4 3 2 1
return 0;
}
优先队列中元素存储的对象类型
priority_queue::value_type 方法是C++ STL中的内置函数，它表示作为优先队列元素存储的对象类型。它充当模板参数的同义词。
#include
using namespace std;
int main()
{
priority_queue::value_type AnInt;
priority_queue::value_type AString;
priority_queue q1;
priority_queue q2;
AnInt = 20;
cout << "The value_type is AnInt = " << AnInt << endl; //20
q1.push(AnInt);
AnInt = 30;
q1.push(AnInt);
cout << "Top element of the integer priority_queue is: " << q1.top() << endl; //30
AString = "geek";
cout << endl << "The value_type is AString = " << AString << endl; //geek
q2.push(AString);
AString = "for";
q2.push(AString);
AString = "geeks";
q2.push(AString);
cout << "Top element of the string priority_queue is: " << q2.top() << endl; //geeks
return 0;
}