【C++】-- STL容器适配器之stack

简介: 【C++】-- STL容器适配器之stack

一、适配器

适配器是一种设计模式,能够将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口,从而使原本接口不匹配而无法在一起工作的两个类能够在一起工作。比如对于笔记本来说,电源额定电压是220V,而美国电压是110V,为了能在美国使用,必须要用变压器转换电压以匹配美国电压,那么这个变压器就是个适配器。

容器适配器是一个封装了序列容器的类模板,它在一般序列容器的基础上提供了一些不同的功能。它可以通过适配容器现有的接口来提供不同的功能,所以叫作适配器类。

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。

二、栈

1.栈的性质

(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。

(2) stack是作为容器适配器被实现的,容器适配器即是对特定类封装将其作为底层的容器,并提供一组特定的成员函数来访问其元素,将特定类作为其底层,元素从特定容器的尾部(即栈顶)被压入和弹出。

(3)stack的底层容器可以是任何标准的容器类模板或者一些其他特定的容器类,这些容器类应该支持以下操作:

       empty:判空操作

       back:获取尾部元素操作

       push_back:尾部插入元素操作

       pop_back:尾部删除元素操作

(4) 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.栈类

(1)栈的构造

构造一个栈

explicit stack (const container_type& ctnr = container_type());//构造一个栈的容器适配器对象

构造一个栈st1:

stack<int> st1;//构造一个空栈st1

(2)empty( )

判断栈是否为空

bool empty() const;//判断栈是否为空

判断st1是否为空:

cout << st1.empty() << endl;

(3)push( )

从栈顶插入元素

void push (const value_type& val);//向栈顶插入元素值为val的元素

向栈顶插入值分别为1,2,3,4的4个元素

1.  st1.push(1);
2.  st1.push(2);
3.  st1.push(3);
4.  st1.push(4);

F10监视可以看到 st1有4个元素:

(4)pop( )

从栈顶删除元素

void pop();
st1.pop();//删除st1栈顶元素4

执行pop后,st1只有3个元素,4被删除了

(5)top( )

返回栈顶元素引用

1. value_type& top();
2. const value_type& top() const;

修改栈顶元素,现在栈顶元素是3:

st1.top() += 20;

执行后变成了23:

(6)size( )

求栈的元素个数:

size_type size() const;

求st1栈的元素个数:

cout << st1.size() << endl;

三、栈的模拟实现

栈作为容器适配器, 不像string、vector、list等是完整的容器类,栈不是完整的容器类,而是提供特定接口的类,相当于在完整容器外面包装了一层,比如使用vector实现栈,就可以借助vector的操作来实现栈的操作。

栈的构造函数、拷贝构造函数、赋值运算符载函数、析构函数不需要写,会调用vector自己的默认构造函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载函数、析构函数。

016-stack.h

1. #pragma once
2. #include<iostream>
3. #include<vector>
4. 
5. namespace delia
6. {
7.  //容器适配器
8.  template<class T,class Container  = std::vector<T>>//这里指定底层容器为vector,而底层也可以不用vector实现,也可以用list实现
9.  class stack
10.   {
11.   public:
12.     //栈的插入
13.     void push(const T& x)
14.     {
15.       _con.push_back(x);
16.     }
17. 
18.     //栈的删除
19.     void pop()
20.     {
21.       _con.pop_back();
22.     }
23. 
24.     //返回栈顶元素
25.     T top()
26.     {
27.       return _con.back();
28.     }
29. 
30.     //求栈中元素的个数
31.     size_t size()
32.     {
33.       return _con.size();
34.     }
35. 
36.     //判断栈是否为空
37.     bool empty()
38.     {
39.       return _con.empty();
40.     }
41. 
42.   private:
43.     Container _con;
44.   };
45. 
46. }

016-test.cpp

1. #include<iostream>
2. 
3. using std::cout;
4. using std::endl;
5. 
6. #include "016-stack.h"
7. 
8. void test_stack()
9. {
10.   delia::stack<int> st;
11.   st.push(1);
12.   st.push(2);
13.   st.push(3);
14.   st.push(4);
15. 
16.   while (!st.empty())
17.   {
18.     cout << st.top() << " ";//打印栈顶元素
19.     st.pop();//弹出栈顶元素
20.   }
21.   cout << endl;
22. }
23. 
24. int main()
25. {
26.   test_stack();
27.   return 0;
28. }

打印结果:

假如底层不想用vector实现,可以用list实现,只需要修改第3行和第8行:

1. #pragma once
2. #include<iostream>
3. #include<list>
4. 
5. namespace delia
6. {
7.  //容器适配器
8.  template<class T,class Container  = std::list<T>>//这里指定底层容器为vector,而底层也可以不用vector实现,也可以用list实现
9.  class stack
10.   {
11.   public:
12.     //栈的插入
13.     void push(const T& x)
14.     {
15.       _con.push_back(x);
16.     }
17. 
18.     //栈的删除
19.     void pop()
20.     {
21.       _con.pop_back();
22.     }
23. 
24.     //返回栈顶元素
25.     T top()
26.     {
27.       return _con.back();
28.     }
29. 
30.     //求栈中元素的个数
31.     size_t size()
32.     {
33.       return _con.size();
34.     }
35. 
36.     //判断栈是否为空
37.     bool empty()
38.     {
39.       return _con.empty();
40.     }
41. 
42.   private:
43.     Container _con;
44.   };
45. 
46. }


相关文章
|
6月前
|
缓存 算法 程序员
C++STL底层原理:探秘标准模板库的内部机制
🌟蒋星熠Jaxonic带你深入STL底层:从容器内存管理到红黑树、哈希表,剖析迭代器、算法与分配器核心机制,揭秘C++标准库的高效设计哲学与性能优化实践。
C++STL底层原理:探秘标准模板库的内部机制
|
编译器 C++ 容器
【c++丨STL】基于红黑树模拟实现set和map(附源码)
本文基于红黑树的实现,模拟了STL中的`set`和`map`容器。通过封装同一棵红黑树并进行适配修改,实现了两种容器的功能。主要步骤包括:1) 修改红黑树节点结构以支持不同数据类型;2) 使用仿函数适配键值比较逻辑;3) 实现双向迭代器支持遍历操作;4) 封装`insert`、`find`等接口,并为`map`实现`operator[]`。最终,通过测试代码验证了功能的正确性。此实现减少了代码冗余,展示了模板与仿函数的强大灵活性。
357 2
|
存储 算法 C++
【c++丨STL】map/multimap的使用
本文详细介绍了STL关联式容器中的`map`和`multimap`的使用方法。`map`基于红黑树实现,内部元素按键自动升序排列,存储键值对,支持通过键访问或修改值;而`multimap`允许存在重复键。文章从构造函数、迭代器、容量接口、元素访问接口、增删操作到其他操作接口全面解析了`map`的功能,并通过实例演示了如何用`map`统计字符串数组中各元素的出现次数。最后对比了`map`与`set`的区别,强调了`map`在处理键值关系时的优势。
717 73
|
存储 缓存 C++
C++ 容器全面剖析:掌握 STL 的奥秘,从入门到高效编程
C++ 标准模板库(STL)提供了一组功能强大的容器类,用于存储和操作数据集合。不同的容器具有独特的特性和应用场景,因此选择合适的容器对于程序的性能和代码的可读性至关重要。对于刚接触 C++ 的开发者来说,了解这些容器的基础知识以及它们的特点是迈向高效编程的重要一步。本文将详细介绍 C++ 常用的容器,包括序列容器(`std::vector`、`std::array`、`std::list`、`std::deque`)、关联容器(`std::set`、`std::map`)和无序容器(`std::unordered_set`、`std::unordered_map`),全面解析它们的特点、用法
C++ 容器全面剖析:掌握 STL 的奥秘,从入门到高效编程
|
存储 算法 C++
【c++丨STL】set/multiset的使用
本文深入解析了STL中的`set`和`multiset`容器,二者均为关联式容器,底层基于红黑树实现。`set`支持唯一性元素存储并自动排序,适用于高效查找场景;`multiset`允许重复元素。两者均具备O(logN)的插入、删除与查找复杂度。文章详细介绍了构造函数、迭代器、容量接口、增删操作(如`insert`、`erase`)、查找统计(如`find`、`count`)及`multiset`特有的区间操作(如`lower_bound`、`upper_bound`、`equal_range`)。最后预告了`map`容器的学习,其作为键值对存储的关联式容器,同样基于红黑树,具有高效操作特性。
596 3
|
存储 算法 C++
【c++丨STL】priority_queue(优先级队列)的使用与模拟实现
本文介绍了STL中的容器适配器`priority_queue`(优先级队列)。`priority_queue`根据严格的弱排序标准设计,确保其第一个元素始终是最大元素。它底层使用堆结构实现,支持大堆和小堆,默认为大堆。常用操作包括构造函数、`empty`、`size`、`top`、`push`、`pop`和`swap`等。我们还模拟实现了`priority_queue`,通过仿函数控制堆的类型,并调用封装容器的接口实现功能。最后,感谢大家的支持与关注。
900 1
|
8月前
|
Kubernetes Docker Python
Docker 与 Kubernetes 容器化部署核心技术及企业级应用实践全方案解析
本文详解Docker与Kubernetes容器化技术,涵盖概念原理、环境搭建、镜像构建、应用部署及监控扩展,助你掌握企业级容器化方案,提升应用开发与运维效率。
1199 108