stack_queue | priority_queue | 仿函数

1. stack 的使用

栈不在是一个容器，而是一个容器适配器 ，
stack的模板中第二个deque暂时不知道干什么的，后面会说

---

说明stack是一个容器适配器，并且为了保证严格的先进后出，所以不存在迭代器

---

#include<iostream>
#include<stack>
using namespace std;int main()
{stack<int>v;v.push(1);v.push(2);v.push(3);v.push(4);while (!v.empty())//后进先出的原则{cout << v.top() << " ";//4 3 2 1v.pop();}return 0;
}

2. stack的模拟实现

#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
#include<stack>
#include<queue>
using namespace std;
namespace yzq
{//适配器模式template<class T, class Container = deque<T>>//给与缺省值//deque 作为一个双端队列，可以非常适用与大量 头插 头删 尾插 尾删 的情况class stack{public:void push(const T& x)//插入{_con.push_back(x);//尾插}void pop()//删除栈顶元素{_con.pop_back();  }const T& top()//栈顶{return _con.back();}size_t size()//大小{return _con.size();}bool empty()//判空{return _con.empty();}private:Container _con;//Container 是一个符合要求的容器};//适配器模式void test(){yzq::stack<int>v;v.push(1);v.push(2);v.push(3);v.push(4);while (!v.empty()){cout << v.top() << " ";v.pop();}cout << endl;}}

这里假设我们不认识 deque，那么如果stack频繁使用pop尾删，将vector< T >设置成缺省值也是非常适合的

3. queue的使用

队列同样不在是一个容器，而是一个容器适配器

---

说明queue为了保证严格的先进先出，所以不存在迭代器

---

---

#include<iostream>
#include<stack>
#include<queue>
using namespace std;int main()
{queue<int>v;v.push(1);v.push(2);v.push(3);v.push(4);while (!v.empty())//符合先进先出的原则{cout << v.front() << " ";//1 2 3 4v.pop();}return 0;
}

4. queue的模拟实现

#pragma once
namespace yzq
{template<class T, class Container=deque<T>>//给与缺省值，默认使用list<T>class queue{public:void push(const T& x){_con.push_back(x);}void pop(){_con.pop_front();  //vector没有头删，强行使用erase 效率太低}const T& front(){return _con.front();}const T& back(){return _con.back();}size_t size(){return _con.size();}bool empty(){return _con.empty();}private:Container _con;//Container 是一个符合要求的容器};
}

这里假设我们不认识 deque，那么如果stack频繁使用pop头删，将 list< T >设置成缺省值也是非常适合的

5. deque ——双端队列

---

可以在头尾双端进行插入和删除的操作，且时间复杂度为O(1)，与vetcor比较，头插效率高，不需要移动元素，
与list比较，空间利用比较高

---

---

而deque就是要综合两者的优点 (想法很美好)
deque并不是真正的连续的空间，而是由一段段连续的小空间拼接而成的
一段段的小数组，若满了不扩容，在开辟一块空间，通过中控(指针数组)的方式将一个个小数组管理起来
第一个buf数组，开的是中控指针数组中间的位置

头插:

---

尾插:

---

若中控满了，就要扩容，但是扩容代价低
若为vector，本来为100个int空间，需要200个空间，就需要扩容2倍
而 中控是一个指针数组，里面都是指针，可能只需要20个指针就搞定了，所以扩容代价相对于低一些

---

deque优缺点

优点：
1.相比于vector，扩容代价低
2. 头插 头删，尾插尾删效率高
3. 支持随机访问

---

缺点：
1.中间插入删除很难搞
若中间插入删除效率高，会影响随机访问的效率，牺牲中间插入删除的效率，随机访问效率就变高了
2.没有vector和list优点极致
deque你说它跟vector比随机访问，速度不如vector，跟list比任意位置插入删除，效率没list高 ，这种就搞的很难啦，哪一项都不突出，但是都会一点

---

栈和队列都是需要大量的头插头删，尾插尾删的，而deque在这个场景下效率很高，所以deque被当作栈和队列的默认适配容器

6. priority_queue ——优先级队列

1. priority_queue的使用

底层是一个堆，默认容器使用vector, 最后一个模板参数代表仿函数 默认使用 less 代表小于 (后面会讲)

---

---

#include<iostream>
#include<queue>
#include<functional>
using namespace std;
int main()
{priority_queue<int, vector<int>>v;//默认为大堆，数据大的优先级高v.push(4);v.push(8);v.push(6);v.push(2);while (!v.empty()){cout << v.top() << " "; //8 6 4 2v.pop();}return 0;
}

正常来说，默认建立大堆，所以数据大的优先级高

---

#include<iostream>
#include<queue>
#include<functional>
int main()
{priority_queue<int,vector<int>,greater<int>>v;//greater作为仿函数//设置小堆，让小的优先级高v.push(4);v.push(8);v.push(6);v.push(2);while (!v.empty()){cout << v.top() << " "; //2 4 6 8v.pop();}return 0;
}

但若加入仿函数 greater 后，则会建立小堆，所以数据小的优先级高

2. priority_queue的模拟实现

由于是自己实现的所以要加上命名空间，避免冲突

push——插入

void adjustup(int child)//向上调整算法{Compare com;int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){//建大堆if (com(_con[parent] ,_con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}}
void push(const T&x){_con.push_back(x);adjustup(_con.size() - 1);//向上调整算法}

由于是堆的插入，而堆本身也是由数组的数据构成的，所以数组加入一个数据相当于在堆最后插入一个数据，在通过向上调整算法依次交换， 不懂向上调整算法的点击这里

pop ——删除

void adjustdown(int parent)//向下调整算法{Compare com;int child = parent * 2+1;//假设为左孩子while (child<_con.size()){//建大堆if (child+1 < _con.size()&&com(_con[child],_con[child + 1]))//child+1是防止右孩子不存在导致越界{child++;}if (com(_con[parent] ,_con[child]))//将两者换一种说法，使之能=能够调用<即可{swap(_con[parent], _con[child]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}
void pop(){swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);//首尾交换_con.pop_back();//尾删adjustdown(0);//向下调整算法}

由于要删除堆顶的数据，所以交换堆尾与堆顶数据，在删除堆尾数据，默认容器为vector，所以有pop_back 尾删的功能，而此时堆顶的数据不符合当前的位置，所以需要借助向下调整算法把该数据调整到合适的位置 不懂向下调整算法的点击这里

top —— 堆顶

const T& top(){return _con[0];}

堆是借助数组来实现的，所以堆顶的数据就是当前的第一个数据

仿函数问题

template <class T>struct Less{bool operator()(const T& x, const T& y){return x < y;}};template <class T>struct greater{bool operator()(const T& x, const T& y){return x > y;}};

仿函数主要是借助两个类 来重载 运算符 ( ) ，
而 Less ( x<y) 用于 建立大堆 ，greater (x>y) 用于建立小堆

---

Less / greater 分别都是类名 ，而模板参数 Compare 需要类型
所以 都需要加上 ，即 Less< T> / greater < T >

---

通过该类型在向上/向下调整算法中分别建立对象，通过对象调用对应类less/greater的重载()从而达到目的

若为默认类型Less，则调用x <y ，从而建大堆

---

当传入greater< T >类型后，调用对象，找到对应greater类型的重载() ，调用 x >y ，从而建小堆

完整代码实现

#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;
namespace yzq
{template <class T>struct Less{bool operator()(const T& x, const T& y){return x < y;}};template <class T>struct greater{bool operator()(const T& x, const T& y){return x > y;}};template<class T, class Container=vector<T>,class Compare=Less<T> >class priority_queue//优先级队列{public:void adjustup(int child)//向上调整算法{Compare com;int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){//建大堆if (com(_con[parent] ,_con[child])){swap(_con[parent], _con[child]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}}void adjustdown(int parent)//向下调整算法{Compare com;int child = parent * 2+1;//假设为左孩子while (child<_con.size()){//建大堆if (child+1 < _con.size()&&com(_con[child],_con[child + 1]))//child+1是防止右孩子不存在导致越界{child++;}if (com(_con[parent] ,_con[child]))//将两者换一种说法，使之能=能够调用<即可{swap(_con[parent], _con[child]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}void push(const T&x){_con.push_back(x);adjustup(_con.size() - 1);//向上调整算法}void pop(){swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);//首尾交换_con.pop_back();//尾删adjustdown(0);//向下调整算法}const T& top(){return _con[0];}size_t size(){return _con.size();}bool empty(){return _con.empty();}private:Container _con;//使用vector实现};
}int main()
{//yzq::priority_queue<int>v;yzq::priority_queue<int,deque<int>,greater<int>>v;v.push(1);v.push(5);v.push(8);v.push(4);while (!v.empty()){cout << v.top() << " ";v.pop();}return 0;
}