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上一篇博客：【C++】STL详解（六）—— list的模拟实现

容器适配器

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。

stack和queue有一点需要注意的是，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queue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容器。

在stack和queue的类模板声明当中我们就可以看到，它们的模板参数有两个，第一个是stack和queue当中所存储的元素类型，而另一个就是指定使用的容器类型。只不过当我们不指定使用何种容器的情况下，stack和queue都默认使用deque作为指定容器。

学过数据结构后知道，stack和queue既可以使用顺序表实现，也可以使用链表实现。在这里我们若是定义一个stack，并指定使用vector容器，则定义出来的stack实际上就是对vector容器进行了包装

deque特点：

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。

stack

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，其只能从容器的一端进行元素的插入与提取操作。

stack的定义方式

方式一： 使用默认的适配器定义栈。

stack<int> st1;

方式二： 使用特定的适配器定义栈。

stack<int, vector<int>> st2;
stack<int, list<int>> st3;

注意： 如果没有为stack指定特定的底层容器，默认情况下使用deque。

stack的使用

stack当中常用的成员函数如下：

成员函数	 功能
empty	判断栈是否为空
size	获取栈中有效元素个数
top   	获取栈顶元素
push	元素入栈
pop 	元素出栈
swap	交换两个栈中的数据

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stack>
using namespace std;int main()
{stack<int, vector<int>> st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);st.push(4);cout << st.size() << endl; //4while (!st.empty()){cout << st.top() << " ";st.pop();}cout << endl; //4 3 2 1return 0;
}

queue

队列是一种容器适配器，专门用在具有先进先出操作的上下文环境中，其只能从容器的一端插入元素，另一端提取元素。

queue的定义方式

方式一： 使用默认的适配器定义队列。

queue<int> q1;

方式二： 使用特定的适配器定义队列。

queue<int, vector<int>> q2;
queue<int, list<int>> q3;

注意： 如果没有为queue指定特定的底层容器，默认情况下使用deque。

queue的使用

queue当中常用的成员函数如下：

成员函数	功能
empty	判断队列是否为空
size	获取队列中有效元素个数
front	获取队头元素
back	获取队尾元素
push	队尾入队列
pop	    队头出队列
swap	交换两个队列中的数据

示例：

#include <iostream>
#include <list>
#include <queue>
using namespace std;int main()
{queue<int, list<int>> q;q.push(1);q.push(2);q.push(3);q.push(4);cout << q.size() << endl; //4while (!q.empty()){cout << q.front() << " ";q.pop();}cout << endl; //1 2 3 4return 0;
}

stack的模拟实现

知道了容器适配器后，stack的模拟实现就显得相当简单，我们只需要调用所指定容器的各个成员函数即可实现stack的各个函数接口。

成员函数	函数作用	实现方法
push	元素入栈	调用所指定容器的push_back
pop	元素出栈	调用所指定容器的pop_back
top	获取栈顶元素	调用所指定容器的back
size	获取栈中有效元素个数	调用所指定容器的size
empty	判断栈是否为空	调用所指定容器的empty
swap	交换两个栈中的数据	调用所指定容器的swap

实现代码如下：

namespace sherry //防止命名冲突
{template<class T, class Container = std::deque<T>>class stack{public://元素入栈void push(const T& x){_con.push_back(x);}//元素出栈void pop(){_con.pop_back();}//获取栈顶元素T& top(){return _con.back();}const T& top() const{return _con.back();}//获取栈中有效元素个数size_t size() const{return _con.size();}//判断栈是否为空bool empty() const{return _con.empty();}//交换两个栈中的数据void swap(stack<T, Container>& st){_con.swap(st._con);}private:Container _con;};
}

queue的模拟实现

同样的方式，我们也是通过调用所指定容器的各个成员函数来实现queue的。

成员函数	函数作用	实现方法
push	队尾入队列	调用所指定容器的push_back
pop	队头出队列	调用所指定容器的pop_front
front	获取队头元素	调用所指定容器的front
back	获取队尾元素	调用所指定容器的back
size	获取栈中有效元素个数	调用所指定容器的size
empty	判断栈是否为空	调用所指定容器的empty
swap	交换两个队列中的数据	调用所指定容器的swap

实现代码如下：

namespace sherry //防止命名冲突
{template<class T, class Container = std::deque<T>>class queue{public://队尾入队列void push(const T& x){_con.push_back(x);}//队头出队列void pop(){_con.pop_front();}//获取队头元素T& front(){return _con.front();}const T& front() const{return _con.front();}//获取队尾元素T& back(){return _con.back();}const T& back() const{return _con.back();}//获取队列中有效元素个数size_t size() const{return _con.size();}//判断队列是否为空bool empty() const{return _con.empty();}//交换两个队列中的数据void swap(queue<T, Container>& q){_con.swap(q._con);}private:Container _con;};
}

总结：

今天我们比较详细地完成了stack和queue的使用及模拟实现，了解了一些有关的底层原理。接下来，我们将进行STL中priority_queue的学习。希望我的文章和讲解能对大家的学习提供一些帮助。

当然，本文仍有许多不足之处，欢迎各位小伙伴们随时私信交流、批评指正！我们下期见~