【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stack和queue的底层结构

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。

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：

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

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。

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。

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;
 };
}

原文地址：https://blog.csdn.net/Sakura_ding/article/details/143078920

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