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【C++】deque(空间适配器))

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。

STL标准库中stackqueue的底层结构

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deque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。
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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:
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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:
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deque使用

构造

函数原型功能实现
deque( )默认构造
deque( n , val)构造一个包含 n 个元素值为val的容器
deque (InputIterator first, InputIterator last)迭代器范围构造
deque (const deque& x)拷贝构造

成员函数

函数原型功能实现
push_back()在队列的尾部插入元素。
emplace_front()与push_front()的作用一样
push_front()在队列的头部插入元素
emplace_back()与push_back()的作用一样
back()回队列尾部元素的引用
front()返回队列头部元素的引用
pop_back()删除队列尾部的元素。
pop_front()删除队列头部的元素
empty()判断队列是否为空
size()返回队列中元素的个数
begin()返回头位置的迭代器
end()返回尾+1位置的迭代器
insert()在指定位置插入元素
erase()在指定位置删除元素

deque的缺陷

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。

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vectorlist,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stackqueue的底层数据结构。

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()pop_back()操作的线性结构,都可
以作为stack的底层容器,比如vectorlist都可以;
queue是先进先出的特殊线性数据结构,只要具有push_backpop_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. stackqueue不需要遍历(因此stackqueue没有迭代器),只需要在固定的一端或者两端进行操作。
  2. stack中元素增长时,dequevector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。

STL标准库中对于stack和queue的模拟实现

stack的模拟实现

#include<deque>
namespace bite
{ 
	  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;
 	};
}

queue的模拟实现

#include<deque>
#include <list>
namespace bite
{
	 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;
	 };
}

http://www.kler.cn/news/357577.html

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