网站建设怎么评估,江苏seo,济南小程序网站开发,怎么在360自己做网站吗文章目录 C容器适配器stack、queue、priority_queue1、stack1.1、stack的介绍1.2、stack的使用1.3、stack的模拟实现 2、queue2.1、queue的介绍2.2、queue的使用2.3、queue的模拟实现 3、priority_queue3.1、priority_queue的介绍3.2、priority_queue的使用3.3、仿函数3.4、pri… 文章目录 C容器适配器stack、queue、priority_queue1、stack1.1、stack的介绍1.2、stack的使用1.3、stack的模拟实现 2、queue2.1、queue的介绍2.2、queue的使用2.3、queue的模拟实现 3、priority_queue3.1、priority_queue的介绍3.2、priority_queue的使用3.3、仿函数3.4、priority_queue的模拟实现 4、deque4.1、deque的原理介绍4.2、deque的缺陷4.3、为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器 C容器适配器stack、queue、priority_queue 什么是适配器 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)该种模式是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。 1、stack
1.1、stack的介绍 stack的文档介绍 stack是一种容器适配器专门用在具有后进先出操作的上下文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。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。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 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。 1.2、stack的使用 函数名称功能说明构造函数(constructor)构造空的栈empty栈的判空size返回栈的大小top返回栈顶元素的引用push入栈pop出栈 void test_stack() {stackint st;st.push(1);st.push(3);st.push(2);st.push(7);while (!st.empty()) {cout st.top() ;st.pop();}cout endl;
}1.3、stack的模拟实现 这里我们用到了两个模版参数一个是数据类型还有一个是容器这里的容器给了给缺省值deque官方也是这个也就是我们可以使用deque来实现stack的所有功能前面stack的文档介绍有提到如下特点这个deque是完全支持下列操作的。其中vector和list也支持哦。 namespace xp {
templateclass T, class Container dequeT
class stack {
public:void push(const T val) {_con.push_back(val);}void pop() {_con.pop_back();}const T top() {return _con.back();}size_t size() const {return _con.size();}bool empty() {return _con.empty();}private:Container _con; // 内置类型 不用自己构造析构
};// 测试stackvoid test_stack1() {stackint, listint st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);st.push(1);cout st.size() endl;while (!st.empty()) {cout st.top() ;st.pop();}cout endl;
}
}2、queue
2.1、queue的介绍 queue的文档介绍 队列是一种容器适配器专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作其中从容器一端插入元素另一端提取元素。 队列作为容器适配器实现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。元素从队尾入队列从队头出队列。 底层容器可以是标准容器类模板之一也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作: 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 标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下如果没有为queue实例化指定容器类则使用标准容器deque。 2.2、queue的使用 函数名称功能说明构造函数(constructor)构造一个空的队列empty队列判空size返回队列的大小front返回队列的头元素的引用back返回队列的尾元素的引用push入队pop出队 void test_queue() {queueint, listint q;q.push(1);q.push(3);q.push(2);q.push(7);cout q.back() ;while (!q.empty()) {cout q.front() ;q.pop();}cout endl;
}2.3、queue的模拟实现 这里的容器给了给缺省值deque官方也是这个也就是我们可以使用deque来实现queue的所有功能前面queue的文档介绍有提到如下特点这个deque是完全支持下列操作的。其中list也支持哦但是vector不支持因为vector没有pop_front。 namespace xp{
templateclass T, class Container dequeT
class queue {
public:void push(const T val) {_con.push_back(val);}void pop() {_con.pop_front();}const T back() {return _con.back();}const T front() {return _con.front();}bool empty() {return _con.empty();}size_t size() const {return _con.size();}private:Container _con; // 内置类型 不用自己构造析构
};// 测试queuevoid test_queue1() {// 这里 Container不能用vector 因为vector没有pop_frontqueueint, listint q;q.push(2);q.push(2);q.push(23);q.push(25);while (!q.empty()) {cout q.front() ;q.pop();}
}
}3、priority_queue
3.1、priority_queue的介绍 priority_queue文档介绍 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。 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)。 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这些特定容器类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。 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pop_back()删除容器尾部元素 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vector。 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。 3.2、priority_queue的使用 函数名称功能说明构造函数(constructor)构造一个空的优先队列empty优先队列判空size返回优先队列的大小top返回优先队列的堆顶元素push入队堆尾插入一个元素pop出队堆顶删除一个元素 void test_priority_queue() {priority_queueint, vectorint, greaterint pq;pq.push(1);pq.push(3);pq.push(2);pq.push(7);while (!pq.empty()) {cout pq.top() ;pq.pop();}cout endl;
}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, vectorDate, greaterDate q2;q2.push(Date(2018, 10, 29));q2.push(Date(2018, 10, 28));q2.push(Date(2018, 10, 30));cout q2.top() endl;
}3.3、仿函数 由于接下来priority_queue的模拟实现用到了仿函数那我们下面就来介绍一下仿函数。 C 仿函数Function Object是一种类或类对象它可像函数一样被调用。仿函数是函数对象可以以对象的形式存储在变量中也可以像函数一样被调用。在 C 中仿函数主要通过重载函数调用运算符 operator() 来实现。 以下是一个简单的示例演示了如何定义和使用一个仿函数 #include iostream// 仿函数类
class MultiplyBy {
public:MultiplyBy(int factor) : _factor(factor) {}// 重载函数调用运算符int operator()(int x) const {return x * _factor;}private:int _factor;
};int main() {MultiplyBy multiplyByTwo(2);// 初始化_factorMultiplyBy multiplyByFive(5);// 使用仿函数 ---- 使用()std::cout Result 1: multiplyByTwo(3) std::endl; // 输出6std::cout Result 2: multiplyByFive(4) std::endl; // 输出20return 0;
}在上述示例中MultiplyBy 类是一个仿函数通过构造函数初始化一个因子 factor_并重载了函数调用运算符 operator()。实例化 MultiplyBy 后可以像调用函数一样使用这个类的对象传递参数并得到结果。 3.4、priority_queue的模拟实现 priority_queue的底层结构就是堆需要注意的就是入队堆尾插入一个元素和出队堆顶删除一个元素。这里的容器给了给缺省值vector官方也是这个也就是我们可以使用vector来实现priority_queue的所有功能前面priority_queue的文档介绍有提到如下特点这个vector是完全支持下列操作的。其中deque也支持哦但是list不支持因为list不能随机访问那堆需要随机访问向上调整和向下调整。 namespace xp{// 仿函数templateclass Tclass less {public:bool operator()(const T x, const T y) {return x y;}};templateclass Tclass greater {public:bool operator()(const T x, const T y) {return x y;}};templateclass T, class Container vectorT, class Compare lessT class priority_queue {// 底层是一个堆public:// 假设默认是大根堆// 向上调整void Adjust_up(int child) {int 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;// 调整结束}}}// 向下调整void Adjust_down(int parent) {Compare com;// 假设左孩子比右孩子更大int child parent * 2 1;//如果右孩子存在if (child 1 _con.size() com(_con[child 1], _con[child])) {child;}// 此时child是左右孩子值更大的那个while (child _con.size()) {if (com(_con[child], _con[parent])) {swap(_con[child], _con[parent]);parent child;child parent * 2 1;} else {break;// 调整结束}}}void push(const T val) {_con.push_back(val);Adjust_up(_con.size() - 1);}void pop() {// 第一个元素和最后一个元素交换swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();Adjust_down(0);}const T top() {return _con[0];}size_t size() const {return _con.size();}bool empty() {return _con.empty();}private:Container _con;};// 测试priority_queuevoid test_priority_queue1() {priority_queueint, vectorint, greaterint pq;pq.push(4);pq.push(41);pq.push(24);pq.push(2);pq.push(11);pq.push(1);pq.push(12);cout pq.size() endl;while (!pq.empty()) {cout pq.top() ;pq.pop();}}
}4、deque 简单了解底层比较难 4.1、deque的原理介绍 deque(double end queue — 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。 deque并不是真正连续的空间而是由一段段连续的小空间拼接而成的实际deque类似于一个动态的二维数组其底层结构如下图所示 双端队列底层是一段假象的连续空间实际是分段连续的为了维护其“整体连续”以及随机访问的假象落在了deque的迭代器身上因此deque的迭代器设计就比较复杂如下图所示 那deque是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢 4.2、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listdeque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。 4.3、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 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。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。 OKOKC容器适配器stack、queue、priority_queue就到这里。如果你对Linux和C也感兴趣的话可以看看我的主页哦。下面是我的github主页里面记录了我的学习代码和leetcode的一些题的题解有兴趣的可以看看。
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