1.熟悉stack接口以及使用

stack的C++官方文档

1.1stack的接口

函数说明	接口说明
stack()	构造空的栈
empty()	检测stack是否为空
size()	返回stack中元素个数
top()	返回栈顶元素的引用
push()	将元素val压入stack中
pop()	将stack中尾部的元素弹出

1.2stack的模拟实现

//STL下的stack实现
#include<deque>
namespace ljh
{template<class T,class container=std::deque<T>>class stack{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:container _c;};
}

1.3stack的一些笔试题

最小栈

class MinStack {
public:stack<int> _st;stack<int> _minst;MinStack(){}void push(int val){_st.push(val);if(_minst.empty()||val<=_minst.top()){_minst.push(val);}}void pop(){int val=_st.top();_st.pop();if(val==_minst.top()){_minst.pop();}}int top(){return _st.top();}int getMin(){return _minst.top();}
};

栈的压入、弹出序列

class Solution {
public:bool IsPopOrder(vector<int>& pushV, vector<int>& popV){stack<int> st;size_t pushi=0;size_t popi=0;while(pushi<pushV.size()){st.push(pushV[pushi++]);while(!st.empty()&&st.top()==popV[popi]){st.pop();popi++;}}return st.empty();}
};

逆波兰表达式

class Solution {
public:int evalRPN(vector<string>& tokens){stack<int> st;for(auto &str:tokens){if(str=="+"||str=="-"||str=="*"||str=="/"){int right=st.top();st.pop();int left=st.top();st.pop();switch(str[0]){case '+':st.push(left+right);break;case '-':st.push(left-right);break;case '*':st.push(left*right);break;case '/':st.push(left/right);break;}}else{st.push(stoi(str));}}return st.top();}
};

栈实现队列

class MyQueue {
public:MyQueue(){}void push(int x){_pushst.push(x);}int pop(){int ret=this->peek();_popst.pop();return ret;}int peek(){if(_popst.empty()){while(!_pushst.empty()){_popst.push(_pushst.top());_pushst.pop();}}return _popst.top();}bool empty(){return _pushst.empty()&&_popst.empty();}stack<int> _pushst;stack<int> _popst;
};

2.熟悉queue接口以及使用

queue的C++官方文档

2.1queue的接口

函数声明	接口说明
queue()	构造空的队列
empty()	检测队列是否为空，是返回true，否则返回false
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()	在队尾将元素val入队列
pop()	将队头元素出队列

2.2queue的模拟实现

//STL下queue的实现
#include<queue>
#include<list>
namespace ljh
{template<class T,class container=std::deque<T>>//template<class T,class container=std::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:container _c;};
}

2.3queue的笔试题

队列实现栈

class MyStack {
public:MyStack(){}void push(int x){if(!q1.empty()){q1.push(x);}else{q2.push(x);}}int pop(){if(!q1.empty()){while(q1.size()>1){q2.push(q1.front());q1.pop();}int ret=q1.front();q1.pop();return ret;}else{while(q2.size()>1){q1.push(q2.front());q2.pop();}int ret=q2.front();q2.pop();return ret;}}int top(){if(!q1.empty()){return q1.back();}else{return q2.back();}}bool empty(){return q1.empty()&&q2.empty();}queue<int> q1;queue<int> q2; 
};

3.熟悉priority_queue的接口以及使用（底层堆）

priority_queueC++官方文档
以下稍微看看就行：

1. 优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。
2. 此上下文类似于堆，在堆中可以随时插入元素，并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。
3. 优先队列被实现为容器适配器，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出，其称为优先队列的顶部。
4. 底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过随机访问迭代器访问，并支持以下操作：
   empty()：检测容器是否为空
   size()：返回容器中有效元素个数
   front()：返回容器中第一个元素的引用
   push_back()：在容器尾部插入元素
5. 标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下，如果没有为特定的priority_queue类实例化指
   定容器类，则使用vector。
6. 需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数
   make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作

3.1priority_queue的接口

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。

函数声明	接口说明
priority_queue()/priority_queue(first,last)	构造一个空的优先级队列和迭代器区间构造的优先级队列
empty()	检测优先级队列是否为空，是返回true，否则返回false
top()	返回优先级队列中最大(最小元素)，即堆顶元素
push(x)	在优先级队列中插入元素x
pop()	删除优先级队列中最大(最小)元素，即堆顶元素

注意：

1. 默认情况下，priority_queue是大堆

#include <vector>
#include <queue>
#include <functional> // greater算法的头文件
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(v.begin(),v.end());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;
}

2. 如果在priority_queue中放自定义类型的数据，用户需要在自定义类型中提供> 或者< 的重载。

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day){}bool operator<(const Date& d)const{return (_year < d._year) ||(_year == d._year && _month < d._month) ||(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);}bool operator>(const Date& d)const{return (_year > d._year) ||(_year == d._year && _month > d._month) ||(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);}friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d){_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;return _cout;}
private:int _year;int _month;int _day;
};void TestPriorityQueue()
{// 大堆，需要用户在自定义类型中提供<的重载priority_queue<Date> q1;q1.push(Date(2018, 10, 29));q1.push(Date(2018, 10, 28));q1.push(Date(2018, 10, 30));cout << q1.top() << endl;// 如果要创建小堆，需要用户提供>的重载priority_queue<Date, vector<Date>, greater<Date>> q2;q2.push(Date(2018, 10, 29));q2.push(Date(2018, 10, 28));q2.push(Date(2018, 10, 30));cout << q2.top() << endl;
}

3.2priority_queue的模拟实现

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;#include<vector>
//priority_queue->堆
namespace ljh
{template<class T>struct less{bool operator()(const T& left, const T& right){return left < right;}};template<class T>struct greater{bool operator()(const T& left, const T& right){return left > right;}};template<class T,class Container=std::vector<T>,class Compare=less<T>>class priority_queue{public:priority_queue(){}template<class InputIterator>priority_queue(InputIterator first, InputIterator last):_con(first, last){for (int i = (_con.size() - 2) / 2;i >= 0;i--){adjust_down(i);}}void adjust_up(int child){Compare com;int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[child], _con[parent]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}}void adjust_down(int parent){Compare com;size_t child = parent * 2 + 1;while (child < _con.size()){if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1])){++child;}if (com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[child], _con[parent]);parent = child;child = child * 2 + 1;}else{break;}}}void push(const T& x){_con.push_back(x);adjust_up(_con.size() - 1);}void pop(){swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();adjust_down(0);}const T& top(){return _con[0];}bool empty(){return _con.empty();}size_t size(){return _con.size();}private:Container _con;};
}

3.3priority_queue的笔试题

数组中第k个最大元素

class Solution {
public:int findKthLargest(vector<int>& nums, int k){priority_queue<int> q(nums.begin(),nums.end());while(--k){q.pop();}return q.top();}
};

4.容器适配器

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)
将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。

实际上STL标准库中stack和queue是容器适配器

4.1deque（了解）(双端队列)

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。

如果说中控数组满了，则需要扩容，但扩容的代价低

中间位置插入删除数据是整体挪动数据还是对单个buff数组扩容，实际上两种都行，第一种的buff是一样大，则[]访问会快很多
整体挪动优势:
x=i/10 确认在第几个buff
y=i%10 确认在这个buff数组的第几个位置
劣势：挪动数据代价大

单个buff数组扩容优势：
扩容代价小
劣势：数组访问[]比较麻烦

4.1.1deque的优缺点

优点：
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
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。

缺点：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。

4.1.2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。