C++——stack和queue

作者：几冬雪来

时间：2023年10月5日

内容：C++——stack和queue内容讲解

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前言： 

什么是stack和queue： 

适配器模式：

stack：

queue： 

deque： 

相比vector和list： 

对vector：

​编辑

对list： 

使用deque： 

结尾： 

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前言： 

前几篇博客我们讲解了C++的list还有list的迭代器的实现，那么今天我们将进入新的知识板块——栈和队列（stack和queue）。 

什么是stack和queue： 

学习stack和queue之前我们要先对二者有个大致的了解。

那么什么是stack呢？stack在这里可以被我们称为容器适配器，适配器的作用就是将现有的东西进行转换。

同样的queue也是一种容器的适配器。 

而适配器本质上就是一种附用。 

并且作为容器适配器的stack和queue就不存在迭代器了，因为stack和queue要先进先出和后进先出的原因，不支持随意的遍历。 

适配器模式：

回顾完了stack和queue之后，既然在介绍的时候有说到它们被称为容器适配器,适配器就是对已有的东西进行适配装换。

那么接下来就来讲解什么是适配器模式。

stack：

 

在讲解栈的时候，我们曾经说过有两种书写栈的方法，一种是数组栈，另外一种则是链式栈。

而在C语言时期，因为没有过硬的能力和技术的支撑，那个时候我们只是学习了数组栈的知识，但是今天我们将在这里学习一个新的方法，数组栈和链式栈的切换。

因为学习过模板的原因，在转换的时候我们可以增加模板参数。

在后来书写的时候，一个传的是vector，另一个传的是list。这样就可以完成数组栈和链式栈之间的一个交换。 

这里还有一种写法。

在模板参数这里，将后一个模板参数加上一个缺省参数。这样就会使得在下面代码书写的时候，在写模板时，如果只有一个模板参数，那么这里就默认传的是vector。

相反如果是两个模板参数的话，那就是传的list。 

queue： 

讲解完了栈之后，接下来我们来讲解队列的适配器。

因为stack和queue都是适配器，区别是一个先入先出，一个后入先出，因此在底层基础的构建上，栈和队列可以说是相同的。

但是queue并不能和vector完全适配，vector接口处并没有提供头删。

但是，不能完全适配并不是指在queue中就不能使用vector，二者是可以进行强制适配的。

就如上图所写的代码，vector并不提供头删的接口。想要强制适配的话，这个地方就要提供二者都能使用的接口，也就是erase来进行头删操作。

同样的在模板处也可以用list来作为缺省参数。

deque： 

接下来介绍的deque也是我们的容器。在官方的代码中deque就是他们所使用的默认容器，那么deque到底是什么？ 

首先deque在这个地方被称为——双端队列。 

双端队列顾名思义两个端都可以使用，通俗易懂来说deque就类似stack和queue的一种结合体。

但是为什么这么好用和实用的容器我们现在才讲解它，那肯定是有原因的，因为对比stack和queue，deque有些地方存在问题我们才没有第一时间讲解它。

 

就如上图一样，deque是stack和queue的结合体，因此它也同时拥有stack和queue的接口。但是deque却不能取代vector和list。

deque确实拥有许多接口，但是在平时写代码的时候我们却是很少使用这个容器，这是因为deque的效率要低于vector和list。

 

在C语言时期就讲解过数组栈（vector）和链式栈（list）的底层实现，一个是一整个数组，另外一个则是通过指针对数据进行串联。

既然deque是二者的结合，那么它的底层又是什么样的？

这就是deque的底层，因为是vector和list的结合所以deque也有它们的特征所在。

这个地方我们增加了一个中控指针数组来存储，在list中每个数据只是占据了一个空间的大小，在deque中每个指针指向的不是一个数据大小的空间，而是一个buff数组。

如果中控指针数组（buff）满了的话，只需要对其进行扩容操作，而扩容的代价也是十分的小，只需要拷贝指针即可。 

同时要注意的是deque的头插操作，尾插的话照旧，头插就有些区别了。deque是从后往前插入数据。 

相比vector和list： 

上面我们将deque的底层书写了出来，deque有它的优势所在，同时也会有存在缺陷的地方。那么与vector和list相对比，deque有什么优点和缺点？

对vector：

对list： 

使用deque： 

在上面的比较结束后，我们可以看出来高频率的头插头删和尾插尾删很适合deque的使用。

因此deque用来适配stack和queue的默认容器是十分合适的。 

但是高频的中间插入和高频的随机访问deque的使用不太行。 

同时deque在现实中使用十分的少，这是因为它的适配的东西不多，同时底层代码也是十分的复杂。直到目前deque使用能好于list和vector的地方就是stack和queue的默认容器。

平时在正常书写代码的时候就使用vector和list。 

结尾： 

这篇博客可以说是我们C++学习的时候对C语言时期的stack和queue进行的一个拓展和延伸，同时也借由stack和queue介绍了一个新的容器deque，以及它的使用之处和对比vector和list的优劣，最后希望这篇博客能带来帮助。