STL之Stack与queue的模拟实现与duque的底层结构
设计模式的概念
设计模式像是古代的兵法,是以前的人总结出来的一些在特定的情况下,某种特定的好用的方法总结
STL中迭代器也是一种设计模式——==迭代器模式==
STL中stack和queue的实现就是使用了一种设计模式——==适配器模式!==
适配器模式
那么什么叫做适配器模式呢?现实中什么东西可以被叫做适配器?
例如手机充电头!——就是一种电源适配器!我们日常的电源一般都是220v,但是手机一般的充电功率都是几v!如果不使用电源适配器,那么直接充电很容易会让手机坏掉!
==所以适配器模式是什么?适配器模式就是一种转换!用已有的东西转换出我们现在想要的东西!==
stack的实现
#include <vector>
#include <list>
namespace MySTL
{
template<class T, class Container = std::vector<T>>
class stack
{
public:
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
}
void pop()
{
_con.pop_back();
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
const T& top()
{
return _con.back();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
private:
Container _con;
};
}
//test.cpp
//测试代码
int main()
{
MySTL::stack<int, vector<int>> s1;
//MySTL::stack<int, list<int>> s1;
s1.push(1);
s1.push(2);
s1.push(3);
s1.push(4);
s1.push(5);
while (!s1.empty())
{
cout << s1.top() << " ";
s1.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}
==Container 这个模板参数的意义就在于能够让我们哦stack更加的灵活!因为无论是vector实现的栈和list实现的栈都有各自的优点!都难以互相代替!既然如此就将其写成一个模板参数!需要的时候就替换!==
==我们可以给这个模板参数一个缺省值默认是vector<T>,想要的适合再进行替换!==
queue的实现
#include<list>
#include<vector>
namespace MySTL
{
template<class T,class Container = std::list<T>>
class queue
{
public:
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);//尾插
}
void pop()
{
_con.pop_front();//头删
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
const T& front()//获取头元素
{
return _con.front();
}
const T& back()//获取尾元素
{
return _con.back();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
private:
Container _con;
};
}
//test.cpp
#include "queue.h"
int main()
{
MySTL::queue<int> s1;
//MySTL::queue<int,list<int>> s1;
//MySTL::queue<int,vector<int>> s1;
s1.push(1);
s1.push(2);
s1.push(3);
s1.push(4);
s1.push(5);
while (!s1.empty())
{
cout << s1.front() << " ";
s1.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}
MySTL::queue<int,vector<int>> s1;
这个使用vector的时候,使用pop的会报错!因为vector是不支持pop_front!
==也不提倡使用vector作为队列的底层!因为这样子头删的效率会很低!是O(N)==
==stack和queue虽然说是容器!但是准确的说是容器适配器!==——是用容器适配转换出来的!
双端队列——deque
我们可以看到库里面的stack和queue全部的默认容器其实不是list和vector!==而是deque==——这是双端队列!
为什么是用deque这个容器呢?——这就不得不提到vector和list的缺点了!
deque的底层结构
==这里我们简单的介绍一下deque的底层结构!==
deque是由==多个buff数组构成的==!——而由一个==中控数组(指针数组)==来管理所有的buff数组
等一个buff数组满了之后,如果对于一般的vector,就应该开始扩容,==但是对于deque,不会进行扩容,而是开第二个buff数组==
==第二个buff满了就开下一个,直到中控数组的也满了之后!才需要对中控数组进行扩容!==
==上面的插入操作都是尾插!==
如果要进行头插呢?——是要挪动位置吗?不是!==而是也是新开一个数组!==
==头插插入那个buff数组最右边开始!==
==这样子设计,它的CPU缓冲区命中率也可以,头插效率也不错!==——虽然看上去也会有空间浪费!但是其实buff数组一般都比较小,相比vector一次性二倍扩或者1.5倍扩,造成的浪费是可以接受的!
==那么这个deque的随机访问是如何实现的?==