1. stack的介绍和使用
1.1 stack的介绍
1. stack是一种容器适配器，专门用在具有后进先出操作的上下文环境中，其删除只能从容器的一端进行元素的插入与提取操作。
2. stack是作为容器适配器被实现的，容器适配器即是对特定类封装作为其底层的容器，并提供一组特定的成员函数来访问其元素，将特定类作为其底层的，元素特定容器的尾部(即栈顶)被压入和弹出。
3. stack的底层容器可以是任何标准的容器类模板或者一些其他特定的容器类，这些容器类应该支持以下
操作：
- empty：判空操作
- back：获取尾部元素操作
- push_back：尾部插入元素操作
- pop_back：尾部删除元素操作
4. 标准容器vector、deque、list均符合这些需求，默认情况下，如果没有为stack指定特定的底层容器，默认情况下使用deque。
5.不支持迭代器：要保证先进先出。
1.2 stack的使用
函数说明 接口说明 stack() 构造空的栈 empty() 检测stack是否为空 size() 返回stack中元素的个数 top() 返回栈顶元素的引用 push() 将元素val压入stack中 pop() 将stack中尾部的元素弹出 代码示例：
void test_stack1() { stack<int> st; st.push(1); st.push(2); st.push(3); st.push(4); while (!st.empty()) { cout << st.top() << " "; st.pop(); } cout << endl; }
2.模拟实现stack
从栈的接口中可以看出，栈实际是一种特殊的vector，因此使用vector完全可以模拟实现stack。
适配器模式--转换（在这里我们使用vector就行转换
为了代码的灵活性(fanx，利用模板接收不同的容器
函数参数传递的是对象，而模板参数传递的是类型，模板参数也是可以缺省的namespace mystack { template<class T, class Container = vector<T>> class stack { public: void push(const T& x) { _con.push_back(x); } void pop() { _con.pop_back(); } size_t size() { return _con.size(); } bool empty() { return _con.empty(); } const T& top() { return _con.back(); } private: Container _con; }; }测试：
void test() { stack<int> st; st.push(1); st.push(2); st.push(3); st.push(4); while (!st.empty()) { cout << st.top() << " "; st.pop(); } cout << endl; }测试结果：
3. queue的介绍和使用
3.1queue的介绍
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。
3.2queue的使用
函数声明 接口说明 queue() 构造空的队列 empty() 检测队列是否为空，是返回true，否则返回false 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() 在队尾将元素val入队列 pop() 将队头元素出队列 示例：
void test_queue() { queue<int> qe; qe.push(1); qe.push(2); qe.push(3); qe.push(4); while (!qe.empty()) { cout << qe.front() << " "; qe.pop(); } cout << endl; }
4.queue模拟实现前言
因为queue的接口中存在头删和尾插，因此使用vector来封装效率太低，因为我们直接使用库中queue默认的容器deque（双端队列）来实现。
5.deque的简单介绍
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：
那deque是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢
5.1deque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。
5.2 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。
6.模拟实现queue
这里我们就使用deque作为底层默认容器来实现queue了
namespace bit { template<class T, class Container = deque<T>> class queue { public: void push(const T& x) { _con.push_back(x); } void pop() { _con.pop_front(); } size_t size() { return _con.size(); } bool empty() { return _con.empty(); } const T& front() { return _con.front(); } const T& back() { return _con.back(); } private: Container _con; };测试：
void testmy_queue() { queue<int> qe; qe.push(1); qe.push(2); qe.push(3); qe.push(4); while (!qe.empty()) { cout << qe.front() << " "; qe.pop(); } cout << endl; }测试结果：
当然你也可以使用list作为底层容器：
void testmy_queue() { queue<int,list<int>> qe; qe.push(1); qe.push(2); qe.push(3); qe.push(4); while (!qe.empty()) { cout << qe.front() << " "; qe.pop(); } cout << endl; }
7. priority_queue
7.1仿函数
在学习priority queue之前我们先来了解一下仿函数
什么是仿函数(函数对象)？
仿函数就是假函数，它是把对象当作函数使用，所以也称为函数对象。因为普通函数在某些特殊场景下使用比较麻烦，所以就诞生了仿函数。
如何实现仿函数？
重载()运算符即可。
实现仿函数
代码中定义Less类，重载()，函数中定义了a、b两个参数，当a小于b就返回true，否则返回false。在main函数中创建了Less类的对象，如果想要调用重载()，常规的调用方法应该是对象名.函数名(参数列表)。但因为重载()函数是可以省略.operator()的，所以我们可以使用简化的方式调用，这样是不是看起来跟使用普通函数一模一样了。这就是仿函数的使用。
template<class T> class Less { public: bool operator()(const T& x, const T& y) { return x < y; } }; int main() { Less<int> lessfunc; cout << lessfunc(1, 2) << endl; return 0; }
7.2priority_queue的使用和介绍
7.2.1 priority_queue的介绍
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. 此上下文类似于堆，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，并支持以下操作：
- empty()：检测容器是否为空
- size()：返回容器中有效元素个数
- front()：返回容器中第一个元素的引用
- push_back()：在容器尾部插入元素
- pop_back()：删除容器尾部元素
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。7.优先级队列的参数很重要，因为这里有很多东西要用到，比如仿函数。当然这里只看一些常用的。
priority_queue类模板参数
这是priority_queue类的模板参数列表，里面有三个参数：class T,class Container = vector<T>,class Compare = less<typename Container::value_type>在实现建立大堆或者小队的时候就存在着比较逻辑，那么如何来控制呢，这里就涉及到了仿函数的知识了，在模拟实现的时候再做说明。
7.2.2 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。
函数声明 接口说明 priority_queue()/priority_queue(first,
last)构造一个空的优先级队列 empty( ) 检测优先级队列是否为空，是返回true，否则返回
falsetop( ) 返回优先级队列中最大(最小元素)，即堆顶元素 push(x) 在优先级队列中插入元素x pop() 删除优先级队列中最大(最小)元素，即堆顶元素 示例：
1.建大堆
void test1() { priority_queue<int>a;//默认是大堆 //大堆的完整写法 //priority_queue<int,vector<int>，less<int>>a; int n = 0; cin >> n; int x; for (int i = 0; i < n; i++) { cin >> x; a.push(x); } while (!a.empty()) { cout << a.top() << " "; a.pop(); } }
2.建立小堆
因为priority_queue是模板，所以创建对象时需要传入模板参数，但是由于模板参数内部是具有默认值的，所以创建大堆时可以只传递元素类型即可。但创建小堆的时候，模板参数是不可以省略的。
void test2() { priority_queue<int, vector<int>,greater<int>>a; int n = 0; cin >> n; int x; for (int i = 0; i < n; i++) { cin >> x; a.push(x); } while (!a.empty()) { cout << a.top() << " "; a.pop(); } }
8.模拟实现priority_queue
优先级队列就是用来创建大堆和小堆的，实现优先级队列实际上就是实现堆。一般情况下：
我们建堆使用向上调整算法，删除根节点的时候我们使用向下调整算法。
（关于堆详情请看这篇文章：如果对堆不了解一定要看一下数据结构与算法--特殊的完全二叉树--堆，堆排序，利用堆解决topk的问题-CSDN博客）
通过改变这两种算法的比较逻辑，我们就可以控制是建大堆还是建小堆了。这里我们就需要用到仿函数了，仿函数在这里的作用就是控制比较逻辑，仿函数作为类就可以通过模板参数进行传递，进而控制类中需要进行比较的部分了。
class mypriorityqueue { template<class T> class less { public: bool operator()(const T& x, const T& y) { return x < y; } }; template<class T> class greater { public: bool operator()(const T& x, const T& y) { return x > y; } }; template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<T>> class priority_queue { public: void adjust_up(size_t child) { Compare com; int parent = (child - 1) / 2; while (child > 0) { //if (_con[child] > _con[parent]) //if (_con[parent] < _con[child]) if (com(_con[parent], _con[child])) { swap(_con[child], _con[parent]); child = parent; parent = (child - 1) / 2; } else { break; } } } void push(const T& x) { _con.push_back(x); adjust_up(_con.size() - 1); } void adjust_down(size_t parent) { Compare com; size_t child = parent * 2 + 1; while (child < _con.size()) { //if (child + 1 < _con.size() && _con[child + 1] > _con[child]) //if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1]) if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1])) { ++child; } //if (_con[child] > _con[parent]) //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(); adjust_down(0); } bool empty() { return _con.empty(); } size_t size() { return _con.size(); } const T& top() { return _con[0]; } private: Container _con; }; };这里以向上调整算法为例：
void adjust_up(size_t child) { Compare com; int parent = (child - 1) / 2; while (child > 0) { //if (_con[child] > _con[parent]) //if (_con[parent] < _con[child]) if (com(_con[parent], _con[child])) { swap(_con[child], _con[parent]); child = parent; parent = (child - 1) / 2; } else { break; } } }conpare作用一个类型，com作为它的对象，这个对象可以像函数一样去使用，完成比较逻辑。传less在这里的意思就是，如过父亲小于孩子，那么就执行交换孩子和父亲的操作，这就是建立大堆的比较逻辑，反之greater就是建立小堆的逻辑了。
测试：建一个小堆
void test() { priority_queue<int, vector<int>,greater<int>>a; int n = 0; cin >> n; int x; for (int i = 0; i < n; i++) { cin >> x; a.push(x); } while (!a.empty()) { cout << a.top() << " "; a.pop(); } }测试结果：正确！
