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今日主菜:stack和queue,deque类
主厨:邪王真眼
所属专栏:c++专栏
主厨的主页:Chef‘s blog
这可是我和c++之间让人热血沸腾的组合技啊!
[本节目标]
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1.容器适配器
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2. stack的介绍和模拟
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3. queue的介绍和模拟
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4.deque的介绍
1. 容器适配器
2. stack的介绍和模拟
2.1 stack的介绍
1. stack是一种容器适配器,专门用在具有后进先出(FILO)操作的环境中,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作为其底层的容器,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的,元素特定容器的尾部(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。
我们先用vector来模拟一下
2.2 成员变量
注意事项:
我们用的是模板,第一个参数表示数据类型,第二个表示stack是对哪个容器的封装
template<class T, class container = vector<T >>
class stack
{
public://函数
private:container _con;
};
2.3 构造函数:
这个不用写,因为自动生成的默认构造函数会去调用container对应的容器的默认构造,这里就是vectro的默认构造。
2.4empty
是否为空栈
bool empty()
{return _con.empty;
}
2.5size
栈中的元素个数
size_t size()
{return _con.size();
}
2.6top
获取栈顶元素,注意返回值是传引用
const T& top()const{return _con.back();}T& top(){return _con.back();}
2.7push
将某个元素入栈
void push(T& val)
{_con.push_back(val);
}
2.8pop
将栈顶弹出
void pop(){_con.pop_back();}
三:queue的介绍和模拟
3.1 queue的介绍
- empty:检测队列是否为空
- size:返回队列中有效元素的个数
- front:返回队头元素的引用
- back:返回队尾元素的引用
- push_back:在队列尾部入队列
- pop_front:在队列头部出队列
3.2成员变量
template<class T, class container = vector<T>>
class queue
{
public:// 函数
private:container _con
};
3.3 构造函数:
这个不用写,因为自动生成的默认构造函数会去调用container对应的容器的默认构造,这里就是vectro的默认构造。
3.4empty
bool empty()
{return _con.empty();
}
3.5size
size_t size()
{return _con.size();
}
3.6front
const T& front()const
{return _con.front();
}T& front()
{return _con.front();
}
3.7back
两个重载就不用我多说了吧
const T& back()const
{return _con.back();
}T& back()
{return _con.back();
}
3.8push
void push(T& val)
{_con.push_back(val);
}
3.9pop
void pop()
{_con.pop_front();
}
四:deque的介绍
4.1 deque的原理介绍
4.2 deque的底层结构
4.3deque的迭代器
4.4deque的缺陷与优势
优势:
- 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。
劣势:
- 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,
- 中间元素插入删除时间复杂度高
简单来说,他的规避了vector和list的劣势,他的劣势是没有vector和list那么极端的优势(如vector的随机访问,list的插入删除)。
4.45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。
总结:
这节课我们学了容器适配器vector、list类的模拟、deque的底层设计,看到了他迭代器的复杂应用
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