《STL--stack 和 queue 的使用及其底层实现》

news2025/6/2 23:59:11

引言：

上次我们学习了容器list的使用及其底层实现，相对来说是比较复杂的，今天我们要学习的适配器stack和queue与list相比就简单很多了，下面我们就开始今天的学习：

一：stack（后进先出）

1. 约定：

由于之前我们在数据结构初阶阶段已经了解过stack这个容器了，因此这里就不再具体来介绍了。

2. stack的介绍

stack的介绍文档

3. stack的使用

  1. stack(): 构造一个空栈。
  2. empty():判断栈是否为空。
  3. size():返回栈中的数据个数。
  4. top():返回栈顶数据。
  5. push():将元素压入栈中。
  6. pop():将栈顶元素弹出栈。

代码演示：

在这里插入图片描述

二：queue（先入先出）

1. 约定：

由于之前我们在数据结构初阶阶段已经了解过queue这个容器了，因此这里就不再具体来介绍了。

2. queue的介绍：

queue的介绍文档

3. queue的使用：

  1. queue(): 构造一个空队列 。
  2. empty(): 判断队列是否为空。
  3. size(): 返回队列中数据个数。
  4. push(): 将数据加入队列。
  5. pop(): 将队头数据出队。
  6. front(): 返回队头数据。
  7. back(): 返回队尾数据。

代码演示：

在这里插入图片描述

三：priority_queue

1. 约定：

这里的priority_queue就可以对比之前我们在数据结构初阶的时候学习的堆，因此这里的priority_queue也就不作具体介绍了。

2. priority_queue的介绍：

优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器，在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成堆的结构，因此priority_queue就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用priority_queue。
默认情况下priority_queue是大堆 。
priority_queue的具体介绍文档

3. priority_queue的使用:

  1. priority_queue():构造一个空的堆。
  2. priority_queue(first,last): 用迭代器区间构造一个优先队列。
  3. empty(): 判断堆是否为空。
  4. top(): 返回堆顶数据。
  5. push(): 将数据入堆。
  6. pop(): 删除堆顶数据。

代码演示：

1. 普通构造：

在这里插入图片描述
注：这里的数据构成二叉树的话是满足大根堆的。

2. 迭代器构造：

在这里插入图片描述

3. 自定义实现大根堆、小根堆

对于内置类型的话：
如果这里我想要创建小根堆的话就需要自己传入仿函数来实现：
在这里插入图片描述

如果是自定义类型的话，创建大根堆和小根堆都需要有相应的< 和 >运算符重载，下面拿日期类来举例：
这是我们实现的一个日期类：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

四：priority_queue 的模拟实现

1. 仿函数：

（1）定义：

仿函数（Functor），也称为函数对象（Function Object），是C++中通过重载operator()运算符的类或结构体，使其能够像函数一样被调用。

（2）形式：

注：我们这里的仿函数写成了模版的形式，契合泛型编程的思想，适用范围更广。
这是我们实现的一个小于的仿函数：
在这里插入图片描述
这是我们实现的一个大于的仿函数：
在这里插入图片描述

2. 基本框架：

注：这里我们是按照大根堆来实现的，想实现小根堆只需修改第三个参数即可。
在这里插入图片描述
注：这里的第二个参数container和第三个参数compare别忘了实例化。

3. 向上调整算法：

在这里插入图片描述

4. 向下调整算法：

在这里插入图片描述

5. 入堆：

在这里插入图片描述

6. 出堆：

在这里插入图片描述

7. 取堆顶：

在这里插入图片描述

8. 判空：

在这里插入图片描述

9. 求数据个数：

在这里插入图片描述

10. 测试：

在这里插入图片描述

五：容器适配器

1. 定义：

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。

2. 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queue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：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
可以看到上面的这几个数据结构都是其他容器的封装。

3. deque（了解）

（1）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。
在这里插入图片描述
deque并不是真正意义上的连续空间，而是由一段段连续空间连接起来的，类似于一个动态的二维数组。

其底层结构如下图：
在这里插入图片描述
它的底层实现比较复杂（不需要深入学习）

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，这个责任就落在了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：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4. 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，因此其效率是比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。

5. 思考：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(不需要随机访问，避免了频繁调动[])。

六：stack的模拟实现

1. 基本框架:

在这里插入图片描述

2. 入栈：

在这里插入图片描述

3. 出栈：

在这里插入图片描述

4. 取栈顶：

在这里插入图片描述

5. 求栈中数据个数：

在这里插入图片描述

6. 判空：

在这里插入图片描述

7.测试：

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

七：queue的模拟实现：

1. 基本框架：

在这里插入图片描述

2. 入队：

在这里插入图片描述

3. 出队：

在这里插入图片描述

4. 取队头数据：

在这里插入图片描述

5.取队尾数据：

在这里插入图片描述

6. 求队列中数据个数：

在这里插入图片描述

7. 判空：

在这里插入图片描述

8. 测试：

在这里插入图片描述

完结！！！

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/2394184.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

基于springboot的医护人员排班系统设计与实现(源码+文档+部署讲解）

基于springboot的医护人员排班系统设计与实现(源码+文档+部署讲解）

技术范围&#xff1a;SpringBoot、Vue、SSM、HLMT、Jsp、PHP、Nodejs、Python、爬虫、数据可视化、小程序、安卓app、大数据、物联网、机器学习等设计与开发。 主要内容&#xff1a;免费功能设计、开题报告、任务书、中期检查PPT、系统功能实现、代码编写、论文编写和辅导、论文…
阅读更多...
CRISPR-Cas系统的小型化研究进展-文献精读137

CRISPR-Cas系统的小型化研究进展-文献精读137

Progress in the miniaturization of CRISPR-Cas systems CRISPR-Cas系统的小型化研究进展 摘要 CRISPR-Cas基因编辑技术由于其简便性和高效性&#xff0c;已被广泛应用于生物学、医学、农学等领域的基础与应用研究。目前广泛使用的Cas核酸酶均具有较大的分子量&#xff08;通…
阅读更多...
利用python工具you-get下载网页的视频文件

利用python工具you-get下载网页的视频文件

有时候我们可能在一个网站看到一个视频&#xff08;比如B站&#xff09;&#xff0c;想下载&#xff0c;但是页面没有下载视频的按钮。这时候&#xff0c;我们可以借助python工具you-get来实现下载功能。下面简要说下步骤 &#xff08;一&#xff09;因为使用的是python工具&a…
阅读更多...
【stm32开发板】单片机最小系统原理图设计

【stm32开发板】单片机最小系统原理图设计

一、批量添加网络标签 可以选择浮动工具中的N&#xff0c;单独为引脚添加网络标签。 当芯片引脚非常多的时候&#xff0c;选中芯片&#xff0c;右键选择扇出网络标签/非连接标识 按住ctrl键即可选中多个引脚 点击将引脚名称填入网络名 就完成了引脚标签的批量添加 二、电源引…
阅读更多...
实验设计与分析（第6版，Montgomery)第5章析因设计引导5.7节思考题5.2 R语言解题

实验设计与分析（第6版，Montgomery)第5章析因设计引导5.7节思考题5.2 R语言解题

本文是实验设计与分析&#xff08;第6版&#xff0c;Montgomery著&#xff0c;傅珏生译) 第5章析因设计引导5.7节思考题5.2 R语言解题。主要涉及方差分析&#xff0c;正态假设检验&#xff0c;残差分析&#xff0c;交互作用。 dataframe<-data.frame( Surfacec(74,64,60,92…
阅读更多...
2025山东CCPC题解

2025山东CCPC题解

文章目录 L - StellaD - Distributed SystemI - Square PuzzleE - Greatest Common DivisorG - Assembly Line L - Stella 题目来源&#xff1a;L - Stella 解题思路 签到题&#xff0c;因为给出的字母不是按顺序&#xff0c;可以存起来赋其值&#xff0c;然后在比较。 代码…
阅读更多...
CentOS Stream 9 中部署 MySQL 8.0 MGR（MySQL Group Replication）一主两从高可用集群

CentOS Stream 9 中部署 MySQL 8.0 MGR（MySQL Group Replication）一主两从高可用集群

&#x1f407;明明跟你说过&#xff1a;个人主页 &#x1f3c5;个人专栏&#xff1a;《MySQL技术精粹》&#x1f3c5; &#x1f516;行路有良友&#xff0c;便是天堂&#x1f516; 目录 一、前言 1、MySQL 8.0 中的高可用方案 2、适用场景 二、环境准备 1、系统环境说明…
阅读更多...
pycharm 新UI 固定菜单栏 pycharm2025 中文版

pycharm 新UI 固定菜单栏 pycharm2025 中文版

pycharm 新UI 文件 -> 设置 -> 外观与行为 -> 外观 -> UI选项 -> 主菜单:显示在主工具栏上方. 即可固定
阅读更多...
我的世界Java版1.21.4的Fabric模组开发教程(十一)创建方块

我的世界Java版1.21.4的Fabric模组开发教程(十一)创建方块

这是适用于Minecraft Java版1.21.4的Fabric模组开发系列教程专栏第十一章——创建方块。想要阅读其他内容&#xff0c;请查看或订阅上面的专栏。 方块(Block) 是构成Minecraft世界的主要组成部分&#xff0c;是组成游戏地图的最基本单元&#xff0c;也是模组开发的核心元素之一…
阅读更多...
VR/AR 视网膜级显示破局：10000PPI 如何终结颗粒感时代？

VR/AR 视网膜级显示破局：10000PPI 如何终结颗粒感时代？

一、传统液晶 “纱窗效应”&#xff1a;VR 沉浸体验的最大绊脚石 当用户首次戴上 VR 头显时&#xff0c;眼前密密麻麻的像素网格往往打破沉浸感 —— 这正是传统液晶显示在近眼场景下的致命缺陷。受限于 500-600PPI 的像素密度&#xff0c;即使达到 4K 分辨率&#xff0c;等效到…
阅读更多...
系统思考：化繁为简的艺术

系统思考：化繁为简的艺术

系统思考&#xff0c;其实是一门化繁为简的艺术。当我们能够把复杂的问题拆解成清晰的核心以及更加简单&#xff0c;从而提升团队的思考品质和行动品质&#xff0c;发挥最大的合力。 每个公司都想在某方面成为最优秀的&#xff0c;但是实际上具有穿透性的洞察力和摆脱虚荣心的清…
阅读更多...
Angularjs-Hello

Angularjs-Hello

1 关于Angularjs 最近因为项目需要又要做这个&#xff0c;所以简单复习下。其实这个大概7&#xff0c;8年前就用过&#xff0c;当时做了几个简单页面觉得太简单就还是回去做嵌入式了。按照互联网技术的进化速度&#xff0c;本来以为早死在 沙滩上了&#xff0c;没想到现在还在坚…
阅读更多...
Linux 1.0.4

Linux 1.0.4

父子shell linux研究的就是shell 打开两个窗口就是两个shell 终端的软件有很多 bash也是一个软件 我们在terminal里面再打开一个bash&#xff0c;然后再次使用ps命令发现多出来一个bash&#xff0c;之后点击exit只是显示了一个exit&#xff0c;这个只是退出了在terminal中打开…
阅读更多...
Qt -下载Qt6与OpenCV

Qt -下载Qt6与OpenCV

博客主页&#xff1a;【夜泉_ly】 本文专栏&#xff1a;【暂无】 欢迎点赞&#x1f44d;收藏⭐关注❤️ 前言 呃啊&#xff0c;本来就想在 Qt 里简单几个 OpenVC 的函数&#xff0c;没想到一搞就是一天。 我之前的开发环境是 Qt 5.14.2&#xff0c;使用 MinGW 7.3.0 64-bit 编…
阅读更多...
机器学习无监督学习sklearn实战一：K-Means 算法聚类对葡萄酒数据集进行聚类分析和可视化（ 主成分分析PCA特征降维）

机器学习无监督学习sklearn实战一：K-Means 算法聚类对葡萄酒数据集进行聚类分析和可视化（ 主成分分析PCA特征降维）

本项目代码在个人github链接&#xff1a;https://github.com/KLWU07/Machine-learning-Project-practice/tree/main/1-Wine%20cluster%20analysis 如果对于聚类算法理论不理解可参考这篇之前文章机器学习中无监督学习方法的聚类&#xff1a;划分式聚类、层次聚类、密度聚类&…
阅读更多...
可灵2.1 vs Veo 3：AI视频生成谁更胜一筹？

可灵2.1 vs Veo 3：AI视频生成谁更胜一筹？

在Google发布Veo 3几天后，可灵显然感受到了压力，发布了即将推出的视频模型系列可灵 2.1的早期体验版。 据我了解，有三种不同的模式： 可灵 2.1 标准模式： 720p分辨率 仅支持图像转视频（生成更快，一致性更好） 5秒视频仍需20积分 可灵 2.1 专业模式： 1080p分辨率 仅在图…
阅读更多...
LLM优化技术——Paged Attention

LLM优化技术——Paged Attention

在Transformer decoding的过程中&#xff0c;需要存储过去tokens的所有Keys和Values&#xff0c;以完成self attention的计算&#xff0c;称之为KV cache。 &#xff08;1&#xff09;KV cache的大小 可以计算存储KV cache所需的内存大小&#xff1a; batch * layers * kv-he…
阅读更多...
推荐几个不错的AI入门学习视频

推荐几个不错的AI入门学习视频

引言&#xff1a;昨天推荐了几本AI入门书&#xff08;AI入门书&#xff09;&#xff0c;反响还不错。今天&#xff0c;我再推荐几个不错的AI学习视频&#xff0c;希望对大家有帮助。 网上关于AI的学习视频特别多。有收费的&#xff0c;也有免费的。我今天只推荐免费的。 我们按…
阅读更多...
采用Bright Data+n8n+AI打造自动化新闻助手：每天5分钟实现内容日更

采用Bright Data+n8n+AI打造自动化新闻助手：每天5分钟实现内容日更

一、引言 在信息爆炸的时代&#xff0c;作为科技领域的内容创作者&#xff0c;我每天都要花费2-3小时手动收集行业新闻、撰写摘要并发布到各个社群。直到我发现Bright Datan8nAI这套"黄金组合"&#xff0c;才真正实现了从"人工搬运"到"智能自动化&qu…
阅读更多...
Real SQL Programming

Real SQL Programming

目录 SQL in Real Programs Options Stored Procedures Advantages of Stored Procedures Parameters in PSM SQL in Real Programs We have seen only how SQL is used at the generic query interface --- an environment where we sit at a terminal and ask queries …
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023