栈（Stack）、队列（Queue）是C++ STL中的经典容器适配器
容器适配器特性
- 不是独立容器，依赖底层容器（deque/vector/list）
- 通过限制基础容器接口实现特定访问模式
- 不支持迭代器操作（无法遍历元素）
- 时间复杂度：
- 栈/队列操作均为O(1)
- 底层容器影响性能：
- vector实现栈可能导致扩容拷贝
- list实现队列保证稳定性能
典型应用场景：
- 栈：函数调用栈、括号匹配、表达式求值
- 队列：消息队列、BFS算法、缓冲机制
（栈和队列前面C语言写过，这里直接贴C++代码）
双端队列：
（不常用，简单介绍和理解）
STL标准库里面默认适配器使用的是deque这个容器，
deque（双端队列）是C++标准库中的顺序容器，全称"double-ended queue"，支持在头尾两端高效插入/删除元素。
- 分段连续存储：由多个固定大小的存储块（称为缓冲区buffer）构成
- 中控器结构：使用指针数组（map）管理存储块的地址
优势：
- 任意位置（头尾插入）插入删除
- 可以随机访问
缺陷：
- operator[]，计算稍显复杂，大量使用，性能下降。
- 中间插入删除效率不高
- 底层角度选代器会很复杂
cur 表示当前数据
first 和 last 表示 buffer 的开始和结束
node 反向指向中控位置，方便遍历时找下一个buffer
栈：
template<class T,class Container=deque<T>>
class stack
{
public:
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
}
void pop();
T& top()
{
return _con.back();
}
bool empty()const
{
return _con.empty();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
private:
Container _con;
};
template<class T, class Container>
inline void stack<T, Container>::pop()
{
_con.pop_back();
}
队列：
template<class T, class Container = deque<T>>
class queue
{
public:
void push(const T& x);
void pop()
{
_con.pop_front();
}
T& back()
{
return _con.back();
}
T& front()
{
return _con.front();
}
bool empty()const
{
return _con.empty();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
private:
Container _con;
};
template<class T, class Container>
inline void queue<T, Container>::push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
}仿函数：
仿函数（Functor），也称为函数对象，是通过重载operator()运算符使得类对象可以像函数一样被调用的技术。它常用于STL算法中，提供灵活且可定制的操作逻辑。
仿函数设计出来是用来替代函数指针的。
template<class T>
struct greater
{
bool operator()(const T& l, const T& r) const
{
return l > r;
}
};
template<class T>
struct less
{
bool operator()(const T& l, const T& r) const
{
return l < r;
}
};
优先级队列（priority_queue）：
优先级队列（priority_queue）是C++标准库中的容器适配器，它基于堆数据结构实现，能够保证队列头部始终是最大（默认）或最小值的元素。
底层的数据结构实际为堆（Heap）。
#include <queue>
priority_queue<int> pq; // 默认大顶堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> min_pq; // 小顶堆PS：
- Compare 进行比较的仿函数 less->大堆
- Compare 进行比较的仿函数 greater->小堆
//compare进行比较的仿函数 less->大堆
template<class T, class Container = vector<T>, class Compare=std::less<T>>
class priority_queue
{
public:
priority_queue()
{}
template<class InputIterator>
priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first!=last)
{
_con.push_back(*first);
++first;
}
//建堆
for (int i = (_con.size()-1-1)/2;i>=0;--i)
{
adjust_down(i);
}
}
void adjust_up(size_t child)
{
Compare com;
size_t parent = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
if (com(_con[parent] ,_con[child])) { //默认less 向上调整建大堆
std::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()) {
//选出左右孩子大的那一个 默认less 向下调整建小堆
if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child],_con[child+1])) {
++child;
}
if (com(_con[parent], _con[child])) {
std::swap(_con[child] , _con[parent]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else {
break;
}
}
}
void pop()
{
std::swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
_con.pop_back();
adjust_down(0);
}
const T &top()const
{
return _con[0];
}
private:
Container _con;
};
代码几乎都是前面写过的，关键是C++让其封装起来了。
代码还是有几个要注意的点：
STL库里面priority用greater(大于) 比较建立小堆，less(小于)比较建立小堆。所以这里要跟标准库里面保持一致，所以要注意比较时，代码的顺序。
而这里影响位置顺序的地方在向上调整和向下调整的函数上。
void adjust_up(size_t child)
{
Compare com;
size_t parent = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
if (com(_con[parent] ,_con[child])) {
std::swap(_con[child] , _con[parent]);
child = parent;
parent = (child - 1) / 2;
}
else {
break;
}
}
}
void adjust_down(size_t parent)
{
Compare com;
size_t child = parent * 2 + 1;
while (child < _con.size()) {
if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child],_con[child+1])) {
++child;
}
if (com(_con[parent], _con[child])) {
std::swap(_con[child] , _con[parent]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else {
break;
}
}
}构建堆的复杂度差异：
- 自底向上建堆：时间复杂度为 O(n)，因为大多数节点位于低层。
- 自顶向下建堆：时间复杂度为 O(n log n)，因为每个元素插入时都可能需要 O(log n) 调整。
所以这里使用自底向上建堆。
_con[parent] > _con[child]
等价于
_con[child] < _con[parent]
_con[parent] < _con[child]
等价于
_con[child] > _con[parent] 这里写法顺序的不同，会导致代码的意思不同。这里要跟库里面最好保持一直。库里面是greater(大于)建立小堆，所以这里 > 保持不变的情况下，_con[parent] 要放在左边， _con[child] 要放在右边 (自顶向下建堆) 。
根据代码的意思就可以知道，如果 _con[parent] > _con[child]，则交换父子节点的数据，那么一直到根节点，数据变成了上面下，下面大的结构，就建成了小堆。同理 如果是 _con[child] > _con[parent]，则变成了数据上面大，下面小的结构，会建成大堆。