satck和queue以及priority_queue

1、stack的介绍和使用

        stack具有后进先出的特性，，stack是被作为容器适配器实现的，容器适配器是利用现有的容器类型作为基础，来创建新的容器类型，容器适配器通常与普通容器提供相同的接口，但可能添加了一些特定的功能和限制；

标准容器vector list deque都可以作为底层容器来构建stack，默认情况下，使用deque作为底层容器；

satck的模拟实现 

//容器适配器模式
template<class T,class Container=vector>
class stack
{
public:
	void push(const T& x)
	{
		_con.push_back(x);
	}
	void pop()
	{
		_con.pop_back();
	}
	size_t size()
	{
		return _con.size();
	}
	bool empty()
	{
		return _con.empty();
	}
	const T& top()
	{
		return _con.back();
	}
private:
	Container _con;
};

2、queue的使用和介绍

队列是一种容器适配器，具有先进先出的特点，标准容器deque和list可以作为底层容器构建queue，为什么不用vector呢？ 因为vectoe进行头删时比较麻烦，代价比较大，

queue的模拟实现   

template<class T,class Container=deque>
class queue
{
public:
	void push(const T& x)
	{
		_qt.push_back(x);
	}
	void pop()
	{
		_qt.pop_front();
	}
	size_t size()
	{
		return _qt.size();
	}
	bool empty()
	{
		return _qt.empty();
	}
	const T& front()
	{
		return _qt.front();
	}
	const T& back()
	{
		return _qt.back();
	}

private:
	Container _qt;
};

 3、priority_queue的介绍和使用

优先队列是一种容器适配器，按照降序排序，不管你是怎么插入的，他的第一个元素总是他所包含的元素中最大的那一个，优先队列底层类似于堆，默认按照大堆实现，排降序；

标准容器vector 和deque可以作为底层实现容器，默认情况下使用vector作为底层实现容器

需要支持随机访问迭代器，以便在内部保持堆结构，容器适配器通过调用算法函数make_heap       push_heap    pop_heap  来保持堆结构，

优先队列底层是堆的结构，所以不能用list实现

priority_queue的使用

优先队列默认使用vector作为底层容器，在vector上又使用了堆算法将vector中元素构成堆的结构

默认情况下priority_queue是大堆；

priority_queue的模拟实现

仿函数，向上调整和向下调整

仿函数其实就是一个类，类里面对operator()的重载，

	template
	class less
	{
	public:
		bool operator()(const T& x,const T& y)
		{
			return x < y;
		}
	};

	template
	class greater
	{
	public:
		bool operator()(const T& x, const T& y)
		{
			return x > y;
		}
	};

	template<class T,class Container=vector,class Compare= greater>
	class priority_queue
	{
	public:
		void adjust_up(size_t child)
		{
			size_t parent = (child - 1) / 2;
			Compare com;
			while (child > 0)
			{
				//if (_con[child] > _con[parent])
				if (com(_con[child] , _con[parent]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
			adjust_up(_con.size() - 1);
		}
		void adjust_down(size_t parent)
		{
			size_t child = parent * 2 + 1;
			Compare com;
			while (child< _con.size())
			{
				//if (child + 1  _con[child])
				if (child + 1  _con[parent])
				if (com(_con[child],_con[parent]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}

		}
		void pop()
		{
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			adjust_down(0);
		}
		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}
		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}
		const T& top()
		{
			return _con[0];
		}

	private:
		Container _con;
	};
}

4、容器适配器

容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我们希望的另外一个接口。

STL标准库中sack和queue的底层结构

他们的底层都是用deque和vector实现的；

5、deque的介绍

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相比，头插效率高，不用移动元素，与list相比较，空间利用率比较高。

deque并不是真正的连续空间，而是由一段段连续的小空间拼接起来的，实际的deque类似于一个动态的二维数组

deque的迭代器设计比较复杂：

deque的优点：

头插、尾插效率高

缺点：

中间插入删除会很麻烦

[]的效率不够极致，比如说用sort排序deque效率很慢，

deque不适合遍历，因为在遍历时，deque的迭代器需要频繁的检测是否移动到某段小空间的边界，导致效率低下

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。