1. stack的介绍

2. Stack的使用

3. 栈的实现

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<deque>
namespace bit
{
    template<class T, class Con = deque<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;
    };
}

4. queue的介绍和使用

1. 队列是一种容器适配器，专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作，其中从容器一端插入元素，另一端提取元素。

2. 队列作为容器适配器实现，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供
一组特定的成员函数来访问其元素。元素从队尾入队列，从队头出队列。

3. 底层容器可以是标准容器类模板之一，也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作:
empty：检测队列是否为空
size：返回队列中有效元素的个数
front：返回队头元素的引用
back：返回队尾元素的引用
push_back：在队列尾部入队列
pop_front：在队列头部出队列

4. 标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下，如果没有为queue实例化指定容器类，则使用标准容器deque。

queue的使用

4. queue的模拟实现

#pragma once
#include<iostream>
#include<queue>
using namespace std;

namespace bit
{
    template<class T, class Con = deque<T>>
    class queue
    {
    public:
        queue()
        {

        }
        void push(const T& x)
        {
            _c.push_back(x);
        }
        void pop()
        {
            _c.pop_front();
        }
        T& back()
        {
            _c.back();

        }
        const T& back()const
        {
            _c.back();
        }
        T& front();
        {
            _c.front();
        }
        const T& front()const
        {
            _c.front();
        }
        size_t size()const
        {
            _c.size();
        }
        bool empty()const
        {
            _c.empty();
        }
    private:
        Con _c;
    };
}

priority_queue的介绍和使用

1. 优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。

2. 它类似于堆，在堆中可以随时插入元素，并且只能检索最大堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。

3. 优先队列被实现为容器适配器，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出，其称为优先队列的顶部。

4. 底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过随机访问迭代器访问。

5. 标准容器类vector和deque满足这些需求。默认情况下，如果没有为特定的priority_queue类实例化指定容器类，则使用vector。

6. 需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。

priority_queue的使用

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。

注意：默认情况下priority_queue是大堆。

仿函数

仿函数的使用：因为 big(1，2) 和 small(1，2) 非常像函数调用，但其实是运算符重载，重载了()，只不过它像函数，所以取名仿函数，如果调用的是算法库里的接口那就传匿名对象，比如small()，或big()，如果是类模板就传类型，比如下面priority_queue的模拟实现里就有用到。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
//函数对象 less
template<class T>
struct les
{
   bool operator()(const T& left, const T& right)
   {
       return left < right;
   }
};

//函数对象 greater
template<class T>
struct greate
{
   bool operator()(const T& left, const T& right)
   {
       return left > right;
   }
};

int main()
{
   les<int>small;
   cout<< small(1, 2); //相当于->small.operator()(1,2);
   cout << endl;
   greate<int>big;
   cout << big(1, 2); //相当于->big.operator()(1,2);
   return 0;
}

priority_queue的模拟实现

这里有数据结构的调整算法

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
namespace bit
{
	template <class T>
	struct less
	{
		bool operator() (const T& x, const T& y) const
		{
			return x < y;
		}
	};
	template <class T>
	struct greater
	{
		bool operator() (const T& x, const T& y) const
		{
			return x > y;
		}
	};

	template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		// 强制生成
		priority_queue() = default;
		template <class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
			:_con(first, last)
		{
			// 建堆
			for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
			{
				AdjustDown(i);
			}
		}

		void AdjustUp(int child)
		{
			Compare com;
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
				//if (_con[parent] < _con[child])
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (parent - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
			AdjustUp(_con.size() - 1);
		}

		void AdjustDown(int parent)
		{
			Compare com;

			size_t child = parent * 2 + 1;
			while (child < _con.size())
			{
				// 假设法，选出左右孩子中小的那个孩子
				//if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1])
				if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
				{
					++child;
				}

				//if (_con[parent] < _con[child])
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

		void pop()
		{
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();

			AdjustDown(0);
		}

		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}

		const T& top()
		{
			return _con[0];
		}

		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}

	private:
		Container _con;
	};
}

5. 容器适配器

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。

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：栈和队列

deque的原理介绍

eque(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？

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，它主要用来作为stack和queue的底层数据结构，因为栈和队列是不能遍历的。

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。