【C++】——queuestack适配器

前言

在C++标准模板库（STL）的广阔世界中，容器是构建高效程序的基石。它们如同一个个精心设计的容器盒，以不同的结构和规则存储、管理数据，满足程序在不同场景下的需求。queue和stack作为STL容器家族中的重要成员，以其独特的数据结构和操作特性，在算法设计、程序逻辑构建以及资源管理等多方面发挥着不可替代的作用。

接下来，让我们开启对queue和stack这两个STL容器的深入探索之旅。

队列——queue

队列（Queue）是一种遵循先进先出（First In First Out，简称 FIFO）原则的线性数据结构。就像日常生活中人们排队等候一样，最先进入队列的元素将最先被处理或移除。

向队列中添加元素，只能从最末尾添加

删除队列中的元素，只能从头部删除

这样，最先进入的元素会先被删除，达成先进先出的准则

构造函数

要使用，得先构造

方法一:默认构造

std::queue<T> q;//直接创造一个空的queue对象

方法二:使用初始化列表构造

queue<T> q = { elem1, elem2, ..., elemN };

入队——push函数

push 操作用于在队列的末尾插入一个新元素。。

函数造型:

void push(const T& value);

参数说明:

const T& value：要插入队列的元素的常量引用。

基本用法:

std::queue<int> q;
//使用 push 添加元素
q.push(10);

出列——pop函数

pop 函数用于移除队列的第一个元素（即队首元素）。

函数造型：

void pop();

基本用法:

std::queue<int> q;q.push(10);//使用 push 添加元素q.pop();/移除队首元素

查看队尾元素——back

back() 函数用于返回队列的最后一个元素的引用。这使得用户可以查看队列中最新添加的元素而不移除它。

函数造型

T& back();
const T& back() const;

返回值说明

非 const 版本返回队尾元素的引用，允许修改该元素。
const 版本返回队尾元素的常量引用，不允许修改该元素。

基本用法:

std::queue<int> q;// 使用 push 添加元素
q.push(10);// 访问队尾元素
std::cout << "队尾元素: " << q.back() << std::endl; // 输出: 队尾元素: 30

查看队首元素——front

front() 函数用于返回队列的第一个元素的引用。这使得用户可以查看队列中最早添加的元素而不移除它。

函数造型：

T& front();
const T& front() const;

基本用法：

std::queue<int> q;// 使用 push 添加元素
q.push(10);// 访问队首元素
std::cout << "队首元素: " << q.front() << std::endl; // 输出: 队首元素: 10

队列的其他函数

我们上面介绍的函数，都是队列常用的函数，建议大家实践一下，并记住

以下是一些不常用的函数，看一下，知道有即可,这里不再一一赘述

栈——stack

栈（Stack）是一种遵循后进先出（Last In First Out，简称 LIFO, Last In First Out）原则的线性数据结构。

它只允许在末尾添加元素，也只允许在末尾删除元素

这样，就达成了栈的后进后出的原则

栈的构造

要使用，得先创造

方法一：使用默认构造

stack<T> s;

朴实无华，创建一个空的stack对象

方法二：使用初始化列表构造

stack<T> s = { elem1, elem2, ..., elemN };

创建一个包含指定元素的 stack 对象。

入栈——push函数

push 函数用于在栈的顶部(尾部)插入一个新元素。

函数造型:

void push(const T& value);

参数说明：

const T& value：要插入栈顶的元素的常量引用。

基本用法：

std::stack<int> s;// 使用 push 添加元素
s.push(10);

出栈——pop函数

pop() 函数用于移除栈顶元素，也就是尾部的元素

查看栈顶元素——top函数

top() 函数用于返回栈顶(尾部)元素的引用。

这使得用户可以查看栈中最新添加的元素而不移除它。

函数造型:

void pop();

基本用法:

s.push(10);
s.push(20);
s.push(30);// 移除栈顶元素
s.pop();

注意:

pop() 函数不返回被移除的元素。如果需要访问被移除的元素，应先使用 top() 获取该元素，然后再调用 pop() 移除它。

栈的其他函数

我们上面介绍的函数，都是栈常用的函数，建议大家实践一下，并记住

以下是一些不常用的函数，看一下，知道有即可,这里不再一一赘述

适配器

我们发现,queue和stack并不同于我们前面介绍的STL容器，它们的接口很少，也很简单

实际上，它们并不是像vector、list的纯正的STL容器，而是 C++ 标准模板库（STL）中的一个容器适配器

什么是容器适配器？

容器适配器（Container Adapters）是C++标准模板库（STL）中的一种工具，它们提供了一种方式，使得不同的容器类型可以通过统一的接口进行访问和操作。

容器适配器本质上是对底层容器的封装，提供特定的接口以满足某种特定的需求，同时隐藏了底层容器的具体实现细节。

我们的 queue 和 stack ，在我们眼里就是不同的容器

一个遵循先入先出的原则，一个遵守先入后出的原则

但我们统统使用统一的接口对二者进行访问和操作

它们的底层可以一样，也可以不一样

因为他们的底层是不固定的，是可以更改的

它们的底层是一个容器，这个容器是随意的，只要这些容器本身自带尾插、尾删、头删即可

即可以是vector，也可以是list，这也是容器适配的体现

适配其他容器，让别的容器充当自己的底层，来实现自己的接口！

以queue来举例

//使用默认的底层容器创建queue
std::queue<int> defaultQueue;// 使用 std::deque 作为底层容器显式创建 queue
std::queue<int, std::deque<int>> dequeQueue;// 使用 std::vector 作为底层容器创建 queue
std::queue<int, std::vector<int>> vectorQueue;

我们可以显示传递容器类型，也可以不传递，使用容器适配器默认的容器

容器适配器的出现，为我们提供了一种代码复用的可能，掌握容器适配器的思想，能够节省大量书写代码的时间，并让你的代码更高级简单！