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1.1.stack的介绍 1. stack是一种容器适配器#xff0c;专门用在具有后进先出操作的上下文环境中#xff0c;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#xff0c;容器适配器即是对特定类封装作为其底层的容…
1.stack的介绍和使用
1.1.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。 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、listint类也是可以的自定义类看情况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的常见操作 1.3.最小栈的OJ题 class MinStack {
public:MinStack() {}void push(int val) {st.push(val);if(minst.empty() || val minst.top()){minst.push(val);}}void pop() {if(minst.top() st.top()) minst.pop();st.pop();}int top() {return st.top();}int getMin() {return minst.top();}stackintst;stackintminst;
};/*** Your MinStack object will be instantiated and called as such:* MinStack* obj new MinStack();* obj-push(val);* obj-pop();* int param_3 obj-top();* int param_4 obj-getMin();*/
1.4.栈的模拟实现
//template class T,class Con listT
//template class T,class Con vectorT
template class T,class Con dequeT
class stack
{
public:void push(const T x){_con.push_back(x);}void pop(){_con.pop_back();}T top(){return _con.back();}const T top()const{return _con.back();}bool empty()const{return _con.empty();}size_t size()const{return _con.size();}private:Con _con;
};
2.queue的介绍和使用
2.1queue的介绍 1. 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。 2. 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。 3. 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 4. 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的模拟实现
//templateclass T, class Con listT
templateclass T, class Con dequeT
class queue
{
public:void push(const T x){_con.push_back(x);}void pop(){_con.pop_front();}T back(){return _con.back();}const T back()const{return _con.back();}T front(){return _con.front();}const T front()const{return _con.front();}bool empty()const{return _con.empty();}size_t size()const{return _con.size();}private:Con _con;
};
3.容器适配器的引入stack 与 queue 3.1.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.双端队列duque的介绍与使用
4.1.deque的原理介绍 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 其底层结构如下图所示 双端队列底层是⼀段假象的连续的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看 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 那么deque是如何借助其迭代器维护其假想的连续的结构呢 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 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。
