【C++】C++ STL探索：容器适配器 Stack 与 Queue 的使用及模拟实现（二）

【C++】C++ STL探索：容器适配器 Stack 与 Queue 的使用及模拟实现（一）https://developer.aliyun.com/article/1617374

三、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

四、STL标准库中stack和queue的底层结构

虽然stack和queue中也可以存放元素，但是在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，这因为stack和queue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。

4.1 deque

在模拟实现之前，这里先简单介绍deque容器

4.1.2 deque介绍

deque(双端队列):是一种双开可口得"连续"空间数据结构

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O（1），与vector比较，头插效率高，不需要搬移元素，在扩容时，也不需要搬运大量的数据；与list比较，空间利用率比较高，不需要存储额外的字段

但是deque并不是真的连续的空间，而是由一段连续的小空间拼接而成的，实际上deque类似于一个动态的二维数组，其底层结构如下:

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的迭代器设计比较复杂

那deque是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢？

4.1.3 deque的缺陷

不适合遍历，因为在遍历时，deque的迭代器需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，而且在序列场景中，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

4.1.4 为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器

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。
   
3. deque结合vector和list有点，但是在遍历方面存在缺陷和实现复杂问题上，stack与queue使用deque作为底层容器属于扬长避短手段
   

五、模拟实现Stack与queue

5.1 Stack.h

#pragma once
#include <vector>
namespace  bit
{
  template<class T, class Container = vector<T>>
  class Stack
  {
  public:
    void push(const T& x)
    {
      _con.push_back(x);
    }
    void pop()
    {
      _con.pop_back();
    }
  private:
        //容器适配器
    Container _con;
  };
  void test1()
  {
    Stack<int> st;
  }
}

5.2 Queue.h

#pragma once
#include <list>
#include <deque>
namespace bit
{
    template<class T, class Container = deque<T>>
        class queue
        {
            public:
            void push(const T& x)
            {
                _con.push_back(x);
            }
            void pop()
            {
                _con.pop_front();
            }
            size_t size()
            {
                return _con.size();
            }
            bool empty()
            {
                return _con.empty();
            }
            const T& back()
            {
                return _con.back();
            }
            const T& front()
            {
                return _con.front();
            }
            private:
            Container _con;
        };
    void test()
    {
        queue<int> q;
        q.push(1);
        cout << q.back() << endl;
        q.push(2);
        cout << q.back() << endl;
        q.push(3);
        cout << q.back() << endl;
    }
}

以上就是本篇文章的所有内容，在此感谢大家的观看！这里是店小二呀C++笔记，希望对你在学习C++语言旅途中有所帮助！