1.stack与queue的实现
1.1stack的实现
在C++入门10——stack与queue的使用中看到：stack的接口函数无非就是这些：
从栈的接口中可以看出，栈实际是一种特殊的vector，因此使用vector完全可以模拟实现stack：
#include<vector> namespace xxk { template<class T> class stack { public: //构造 stack() {} //压栈 void push(const T& x) { _c.push_back(x); } //出栈 void pop() { _c.pop_back(); } //获取栈顶元素 T& top() { return _c.back(); } const T& top() const { return _c.back(); } //获取有效元素个数 size_t size() const { return _c.size(); } //检测栈是否为空 bool empty() const { return _c.empty(); } private: std::vector<T> _c; }; }
1.2 queue的实现
queue的接口存在这些：
因为queue的接口中存在头删和尾插，因此使用vector来封装效率太低，故可以借助list来模拟实现queue：
#include <list> namespace xxk { template<class T> class queue { public: //构造 queue() {} //队尾入队列 void push(const T& x) { _c.push_back(x); } //队头出队列 void pop()const { _c.pop_front(); } //获取队尾元素 T& back() { return _c.back(); } const T& back() const { return _c.back(); } //获取队头元素 T& front() { return _c.front(); } const T& front() const { return _c.front(); } //获取有效元素个数 size_t size() const { return _c.size(); } //判断是否为空 bool empty() const { return _c.empty(); } private: std::list<T> _c; }; }
2.重温vector、list、stack、queue的介绍
我们在学习vector、list和stack与queue的使用时，对四者分别有这样的介绍：
①Vectors are sequence containers...——Vector是序列容器......；
②Lists are sequence containers...——List是序列容器......；
③Stacks are a type of container adaptor...——Stack是一种容器适配器......；
④queues are a type of container adaptor...——queue是一种容器适配器......；
显然前两者是容器，后两者是容器适配器，这是两种不同的表述。那为什么stack与queue不是容器呢？想要弄明白这个问题，我们就需要从stack与queue的底层结构找答案。
2.1 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，比如：
关于适配器，我们可以想到平时用的插座的例子：
比如有一个三孔电源，可手机充电时却要用到两孔电源，在没有两孔电源的前提下，我们就可以增加一个电源适配器将三孔电源转换为两孔电源：
在这里我们就可以简单理解为：三孔电源就是deque容器，电源适配器就是stack和queue容器适配器，手机充电器就是对象：
说到这里，我们就不得不了解一下deque了。
3.deque的简单介绍
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。
（注意：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想的连续空间，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）
3.1为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器
在上面我们已经用vector和list分别实现了stack与queue，既然vector和list就能实现，为什么STL中却要用deque这样一个使用频次不如vector和list的容器呢？
这是因为：
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。
3.2 STL中对stack与queue的模拟实现
①stack模拟实现
#include<deque> #include<vector> #include<list> namespace xxk { template<class T, class Con = deque<T>> //template<class T, class Con = vector<T>> //template<class T, class Con = list<T>> class stack { public: stack() {} void push(const T& x) { _c.push_back(x); } void pop() { _c.pop_back(); } T& top() { return _c.back(); } const T& top()const { return _c.back(); } size_t size()const { return _c.size(); } bool empty()const { return _c.empty(); } private: Con _c; }; }
②queue模拟实现
#include<deque> #include <list> namespace xxk { template<class T, class Con = deque<T>> //template<class T, class Con = list<T>> class queue { public: queue() {} void push(const T& x) { _c.push_back(x); } void pop() { _c.pop_front(); } T& back() { return _c.back(); } const T& back()const { return _c.back(); } T& front() { return _c.front(); } const T& front()const { return _c.front(); } size_t size()const { return _c.size(); } bool empty()const { return _c.empty(); } private: Con _c; }; }
3.3deque的缺陷
①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；
②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但是，deque有一个致命缺陷：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。
