C++初阶学习第十三弹——容器适配器和优先级队列的概念

目录

一.容器适配器

1.2deque的原理介绍 

1.3deque与vector和list的比较，以及deque的缺陷

1.4为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器？

 stack的模拟实现

queue的模拟实现

 二.优先级队列

2.1priority_queue的使用

 三、总结

一.容器适配器

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。

 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，比如：

1.2deque的原理介绍 

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。

1.3deque与vector和list的比较，以及deque的缺陷

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。

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。

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。

1.4为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器？

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。

 stack的模拟实现

#include<deque>namespace zda{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;};}

queue的模拟实现

#include<deque>#include <list>namespace bite{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;};}

 二.优先级队列

2.1priority_queue的使用

优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器，在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成 堆的结构，因此priority_queue就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用priority_queue。注意： 默认情况下priority_queue是大堆。

#include <iostream>#include <queue>#include <vector>using namespace std; int main() {    // 创建一个存储int类型元素的优先级队列    priority_queue<int> pq;     // 向队列中添加元素    pq.push(1);    pq.push(3);    pq.push(2);    pq.push(5);    pq.push(1);     // 输出队列中的元素，并观察优先级    while (!pq.empty()) {        cout << pq.top() << " ";        pq.pop();    }    cout << endl;     return 0;}

默认情况下，priority_queue是大堆, 如果要创建小堆，将第三个模板参数换成greater比较方式

#include<iostream>#include <vector>#include <queue>#include <functional>   using namespace std;void TestPriorityQueue(){// 默认情况下，创建的是大堆，其底层按照小于号比较vector<int> v{ 3,2,7,6,0,4,1,9,8,5 };priority_queue<int> q1;for (auto& e : v)q1.push(e);cout << q1.top() << endl;// 如果要创建小堆，将第三个模板参数换成greater比较方式priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q2(v.begin(), v.end());cout << q2.top() << endl;}int main(){TestPriorityQueue();// greater算法的头文件}

 三、总结

容器适配器大致的内容就讲到这里，请大佬们多多支持!