STL中有關deque、stack、queue、priority_queue

deque

deque中的修改類接口STL中有關deque、stack、queue、priority_queue
由於deque是雙端隊列,所以有頭插頭刪和尾插尾刪操作。
下面的棧和隊列的底層都是通過的deque實現的。
爲什麼要用deque作爲其底層數據結構呢?
主要是因爲:棧和隊列都只需在一頭進行操作,故不需要迭代器,只要具有pushback和popback的功能即可,在元素增長時deque比vector效率更高、內存使用率高,所以用deque作爲底層數據結構更合適。

stack

STL中有關deque、stack、queue、priority_queue
根據文檔裏的內容我們可以看到stack中有這些接口。
在使用時要包含stack頭文件
因爲其底層是用deque實現的:所以有關它的模擬實現也就是對deque的一個封裝。
例如:

template<class T,class Container=deque<T>>
    class stack//棧
    {
    public:
        stack()
        {

        }

        void push(const T&data)
        {
            _con.push_back(data);
        }
        private:
        Container _con;
    }


queue

STL中有關deque、stack、queue、priority_queue
注意隊列不同的是由front和back操作,分別是隊首和隊尾元素。



priority_queue優先隊列

底層使用堆實現的!
創建優先隊列的默認是按照大堆(比較參數是less)方式!也就是說每個根節點都大於它的孩子節點。

構造函數:std::priority_queue<int, std::vector<int>, std::greater<int> >
third (myints,myints+4);
上例是構造了一個小堆類型的優先級隊列
它的模板參數列表:template&lt;class T, class Container=vector&lt;T&gt;, class Compare=less&lt;T&gt;&gt;
所以如果想要用小堆創建對象時要把第三個參數改爲great。

這裏我們把庫函數中的less這個函數拿來看一下:

template<class _Ty = void>
    struct less
        : public binary_function<_Ty, _Ty, bool>
    {   // functor for operator<
    bool operator()(const _Ty& _Left, const _Ty& _Right) const
        {   // apply operator< to operands
        return (_Left < _Right);
        }
    };

如果在優先級隊列內存放自定義類型數據,需要需要用戶提供<、>的重載,有時也要對提供比較器規則,參考less和greater在庫函數中的實現,即對()進行重載。


模擬實現優先級隊列:

namespace mine
    {
        template <class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<T>>//默認(less)創建的是大堆
        class priority_queue
        {
        public:
            priority_queue()
                :c()
            {}

            template<class Iterator>
            priority_queue(Iterator first, Iterator last)//區間構造,將root進行向下調整
                : c(first, last)
            {
                // 將c中的元素調整成堆的結構
                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);//傳入下標
            }

            void pop()//頭刪的話先將頭元素與最後一個元素交換,把最後一個元素刪掉後再執行向下排序
            {
                if (empty())
                    return;
                else
                {
                    swap(c.front(), c.back());
                    c.pop_back();
                    AdjustDown(0);
                }
            }
            int size()const
            {
                return c.size();
            }
            bool empty()const
            {
                return c.empty();
            }
            const T & top()const
            {
                return c.front();
            }

        private:

            //這裏的向上調整和向下調整都是大堆模式
            void AdjustDown(int parent)//向下調整算法,把較小元素調整下去
            {
                int child = parent * 2 + 1;//child代表下標
                while (child < c.size())
                {
                    //找到以parent爲根的較大的孩子
                    //如果根有右孩子並且左孩子比右孩子小,讓child等於右孩子
                    //即child此時爲較大的孩子
                    if (child + 1 < c.size() && com(c[child], c[child + 1]))
                    {
                        child = child + 1;
                    }
                    //如果孩子節點比父親節點大則交換
                    if (com(c[parent], c[child]))
                    {
                        swap(c[child], c[parent]);
                        parent = child;
                        child = parent * 2 + 1;
                    }
                    else
                        return;
                }
            }

            void AdjustUP(int child)//向上調整算法,將較大元素調整上去
            {
                int parent = (child - 1) >> 1;
                while (child)//沒有到根的話繼續循環
                {
                    //如果父親節點比孩子節點小,交換
                    //將較大節點調整到根位置
                    if (com(c[parent], c[child]))
                    {
                        swap(com(c[parent], c[child]));
                        child = parent;
                        parent = (child - 1) >> 1;
                    }
                    else
                    {
                        return;
                    }
                }
            }
        private:
            Container c;
            Compare com;
        };
    }

這裏最重要的就是向上調整和向下調整算法,同時也要注意比較規則在其中的用法。詳細過程見代碼註釋。

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