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。
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:
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,如下图所示:
那deque
是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢?
详细stl可转到主页,下载查看:https://blog.csdn.net/a_hong_sen?spm=1000.2115.3001.5343
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list
,deque
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。
测试一:
两组都放进sort
里进行时间比较
void test_op1()
{
srand(time(0));
const int N = 1000000;
deque<int> dq;
vector<int> v;
for (int i = 0; i < N; ++i)
{
auto e = rand() + i;
v.push_back(e);
dq.push_back(e);
}
int begin1 = clock();
sort(v.begin(), v.end());
int end1 = clock();
int begin2 = clock();
sort(dq.begin(), dq.end());
int end2 = clock();
printf("vector:%d\n", end1 - begin1);
printf("deque:%d\n", end2 - begin2);
}
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。
测试二: 第一组:dq1直接用deque迭代器sort 第二组:dq2先拷贝到vector中,用vector的迭代器sort,排序完了vector,再复制回dq2
void test_op2()
{
srand(time(0));
const int N = 100000;
deque<int> dq1;
deque<int> dq2;
for (int i = 0; i < N; ++i)
{
dq1.push_back(i);
dq2.push_back(i);
}
int begin1 = clock();
sort(dq1.begin(), dq1.end());
int end1 = clock();
int begin2 = clock();
//拷贝到vector
vector<int> v(dq2.begin(), dq2.end());
sort(v.begin(), v.end());
dq2.assign(v.begin(), v.end());
int end2 = clock();
printf("deque sort :%d\n", end1 - begin1);
printf("deque copy vector sort , copy back deque :%d\n", end2 - begin2);
}
运行结果:
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:
结合了deque的优点,而完美的避开了其缺陷。
stack的模拟实现
#include<deque>
namespace own
{
template<class T, class Con = deque<T>>
//template<class T, class Con = vector<T>>
//template<class T, class Con = list<T>>
class stack
{
public:
stack() {}
void push(const T& x) { _c.push_back(x); }
void pop() { _c.pop_back(); }
T& top() { return _c.back(); }
const T& top()const { return _c.back(); }
size_t size()const { return _c.size(); }
bool empty()const { return _c.empty(); }
private:
Con _c;
};
}
#include<deque>
#include <list>
namespace own
{
template<class T, class Con = deque<T>>
//template<class T, class Con = list<T>>
class queue
{
public:
queue() {}
void push(const T& x) { _c.push_back(x); }
void pop() { _c.pop_front(); }
T& back() { return _c.back(); }
const T& back()const { return _c.back(); }
T& front() { return _c.front(); }
const T& front()const { return _c.front(); }
size_t size()const { return _c.size(); }
bool empty()const { return _c.empty(); }
private:
Con _c;
};
}