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1.stack的介绍和使用及其模拟实现
2.queue的介绍和使用及其模拟实现
3.priority_queue的介绍和使用及其模拟实现
4.容器适配器 1.stack的介绍和使用及其模拟实现
1.1 stack的介绍
stack的文档介绍 根据stack的文档介绍可以知道#xff0c;stack是一种容器适配器…本节目标
1.stack的介绍和使用及其模拟实现
2.queue的介绍和使用及其模拟实现
3.priority_queue的介绍和使用及其模拟实现
4.容器适配器 1.stack的介绍和使用及其模拟实现
1.1 stack的介绍
stack的文档介绍 根据stack的文档介绍可以知道stack是一种容器适配器专门设计用于在后进先出上下文后进先出中运行其中元素仅从容器的一端插入和提取。 stack作为容器适配器实现容器适配器是使用特定容器类的封装对象作为其底层容器的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“背面”推出/弹出这被称为stack的顶部(即栈顶)。 stack的底层容器可以是任何标准容器类模板也可以是一些其他专门设计的容器类。容器应支持以下操作
emptybackpush_backpop_back
标准容器类 vector、deque、 list 均满足这些要求。默认情况下如果未为特定类实例化指定容器类则使用标准容器deque作为底层容器。 1.2 stack的使用 以上是stack的成员函数用蓝色框框框起来的几个成员函数接口是需要重点掌握的
简单说明 1.stack()是构造一个空的stack 2.empty()是用于判断stack是否为空 3.size()是用来返回stack中元素的个数 4.top()适用于返回栈顶元素的引用 5.push()将元素压入stack中 6.pop()将stack中尾部的元素弹出 下面对这几个接口进行使用以下是简单的测试代码
#includeiostream
#includestack
#includequeue
using namespace std;void test_stack1()
{stackint st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);st.push(4);while (!st.empty()){cout st.top() ;st.pop();}
}int main()
{test_stack1();return 0;
}
运行结果如下 当然也不一定是入1234出的序列就一定是4,3,2,1。也可以边入边出
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#includeiostream
#includestack
#includequeue
using namespace std;void test_stack1()
{stackint st;st.push(1);st.push(2);cout st.top() ;st.pop();st.push(3);st.push(4);while (!st.empty()){cout st.top() ;st.pop();}
}int main()
{test_stack1();return 0;
}
运行结果如下 学会了如何使用之后我们可以对该oj题进行挑战
用两个栈实现队列
OJ题参考
class MyQueue {
public:MyQueue() {}void push(int x) {st1.push(x);}int pop() {if(st2.empty()){while(!st1.empty()){st2.push(st1.top());st1.pop();}}int top st2.top();st2.pop();return top;}int peek() {if(st2.empty()){while(!st1.empty()){st2.push(st1.top());st1.pop();}}return st2.top();}bool empty() {return st1.empty()st2.empty();}private:stackint st1;//用来实现从队尾入队列stackint st2;//用来实现从队头出队列
};
最小栈
参考实现
思路是用两个栈来实现一个用来放栈中的数据一个用来存放该栈数据中的最小值如果初始时st为空那么push的就是目前栈中的最小值然后把这个最小值在Minst这个栈中push进去如果st中push的值小于Minst目前的最小值则要继续push,如果与最小值相等为了pop之后不受影响则也要在Minst中继续push该相等的最小值这样就能实现一直能够获取栈中的最小值了。
class MinStack {
public:MinStack() {}void push(int val) {if(st.empty()||Minst.top()val){Minst.push(val);}st.push(val);}void pop() {if(st.top()Minst.top()){Minst.pop();}st.pop();}int top() {return st.top();}int getMin() {return Minst.top();}stackint st;stackint Minst;
}; 栈的压入弹出序列
解题思路 代码参考实现
class Solution {public:/*** 代码中的类名、方法名、参数名已经指定请勿修改直接返回方法规定的值即可*** param pushV int整型vector* param popV int整型vector* return bool布尔型*/bool IsPopOrder(vectorint pushV, vectorint popV) {// write code herestackint st;int pushi 0,popi 0;while(pushipushV.size()){st.push(pushV[pushi]);while(!st.empty()st.top()popV[popi]){st.pop();popi;}pushi;}return st.empty();}
}; 1.3stack的模拟实现
#includedeque
namespace mystack
{templateclass T, class ContainerdequeTclass stack{public:void push(const T x){_con.push_back(x);}void pop(){_con.pop_back();}const T top(){return _con.back();}size_t size(){return _con.size();}bool empty(){return _con.empty();}private:Container _con;};
}模拟实现功能测试代码
void test_stack2()
{mystack::stackint st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);st.push(4);while (!st.empty()){cout st.top() ;st.pop();}
} 运行结果截图 2.queue的介绍和使用及其模拟实现
2.1 queue的介绍 queue的文档介绍
根据queue的文档介绍可以知道,
队列 是一种容器适配器专门设计用于在 FIFO 上下文先进先出中运行其中元素插入容器的一端并从另一端提取。队列作为容器适配器实现容器适配器是使用特定容器类的封装对象作为其基础容器的类提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素被推入特定容器的“背面”(即队尾)并从其“正面”(即队头)弹出。 基础容器可以是标准容器类模板之一也可以是其他一些专门设计的容器类。此基础容器应至少支持以下操作
emptysizefrontbackpush_backpop_front 标准容器类并满足这些要求。默认情况下如果未为特定类实例化指定容器类则使用标准容器。deque list queue deque 2.2 queue的使用 以上是queue的成员函数接口下面对这几个接口进行简单介绍: 1.queue()是构造一个空的queue 2.empty()是用于判断queue是否为空,是的话返回true,否则返回false. 3.size()是用来返回queue中元素的个数 4.top()适用于返回队头元素的引用 5.push()在队尾将元素入队列 6.pop()将队头元素出队列 下面我们对这些成员函数接口进行使用
#includeiostream
#includequeue
using namespace std;void test_queue1()
{queueint q;q.push(1);q.push(2);q.push(3);q.push(4);while (!q.empty()){cout q.front() ;q.pop();}
}int main()
{test_queue1();return 0;
}
运行结果如下 熟悉了这些使用之后我们可以挑战一些该oj题目:
用队列实现栈
2.3 queue的模拟实现 namespace myqueue
{templateclass T,class ContainerdequeTclass queue{public:void push(const T x){ _con.push_back(x);}void pop(){_con.pop_front();}const T front(){return _con.front();}const T back(){return _con.back();}size_t size(){return _con.size();}bool empty(){return _con.empty();}private:Container _con;};
}代码测试
void test_queue2()
{myqueue::queueint q;q.push(4);q.push(3);q.push(1);q.push(0);q.push(2);q.push(5);while (!q.empty()){cout q.front() ;q.pop();}cout endl;
}
运行结果 3. priority_queue的介绍和使用及其模拟实现
3.1 priority_queue的介绍
priority_queue的文档介绍
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
pop_back() 删除容器尾部元素 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。
3.2 priority_queue的使用
以上是priority_queue的成员函数接口下面对常用的接口进行简单说明 priority_queue()/priority_queue(first,last) 构造一个空的优先级队列 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 void test_mypriority_queue()
{mypriority_queue::priority_queueint pq;pq.push(4);pq.push(3);pq.push(1);pq.push(0);pq.push(2);pq.push(5);while (!pq.empty()){cout pq.top() ;pq.pop();}cout endl;
}
运行结果如下 在OJ中的使用
数组中第K个大的元素
3.3 priority_queue的模拟实现
#pragma once#include iostream
using namespace std;#include vector
// priority_queue---堆
namespace mypriority_queue
{templateclass Tstruct less{bool operator()(const T left, const T right){return left right;}};templateclass Tstruct greater{bool operator()(const T left, const T right){return left right;}};templateclass T, class Container std::vectorT, class Compare lessTclass priority_queue{public:// 创造空的优先级队列priority_queue() : c() {}templateclass Iteratorpriority_queue(Iterator first, Iterator last): c(first, last){// 将c中的元素调整成堆的结构int count c.size();int root ((count - 2) 1);for (; root 0; root--)AdjustDown(root);}void push(const T data){c.push_back(data);AdjustUP(c.size() - 1);}void pop(){if (empty())return;swap(c.front(), c.back());c.pop_back();AdjustDown(0);}size_t size()const{return c.size();}bool empty()const{return c.empty();}// 堆顶元素不允许修改因为堆顶元素修改可以会破坏堆的特性const T top()const{return c.front();}private:// 向上调整void AdjustUP(int child){int parent ((child - 1) 1);while (child){if (Compare()(c[parent], c[child])){swap(c[child], c[parent]);child parent;parent ((child - 1) 1);}else{return;}}}// 向下调整void AdjustDown(int parent){size_t child parent * 2 1;while (child c.size()){// 找以parent为根的较大的孩子if (child 1 c.size() Compare()(c[child], c[child 1]))child 1;// 检测双亲是否满足情况if (Compare()(c[parent], c[child])){swap(c[child], c[parent]);parent child;child parent * 2 1;}elsereturn;}}private:Container c;};
}void TestQueuePriority()
{mypriority_queue::priority_queueint q1;q1.push(5);q1.push(1);q1.push(4);q1.push(2);q1.push(3);q1.push(6);cout q1.top() endl;q1.pop();q1.pop();cout q1.top() endl;vectorint v{ 5,1,4,2,3,6 };mypriority_queue::priority_queueint, vectorint, mypriority_queue::greaterint q2(v.begin(), v.end());cout q2.top() endl;q2.pop();q2.pop();cout q2.top() endl;
} 4.容器适配器
4.1什么是容器适配器
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)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。
4.2 STL标准库中stack和queue的底层结构
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 4.3deque的简单介绍
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。
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。
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。 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 4.4 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。
