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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queue以及priority_queue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作为容器，priority_queue默认以vector作为容器。
1、stack
template <class T, class Container = deque<T> > class stack;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。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。其结构如图所示：
stack的底层容器应该支持以下操作：
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。
size：获取有效元素的个数。
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。
1.1、stack的使用
bool empty() const;
size_type size() const;
reference top();
const_reference top() const;
void push (const value_type& val);
void pop();例如：
int main()
{
stack<int> st;
st.push(1);
st.push(2);
st.push(3);
st.push(4);
st.push(5);
while (!st.empty())
{
cout << st.top() << ' ';
st.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}1.2、stack的OJ题
1.2.1、最小栈
参考：
1.2.2、栈的压入弹出序列
参考：
1.2.3、逆波兰表达式求值
参考：
1.3、stack的模拟实现
template<class T,class Container=deque<T>>
class stack
{
public:
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
}
void pop()
{
_con.pop_back();
}
const T& top()
{
return _con.back();
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
private:
Container _con;
};2、queue
template < class T, class Alloc = allocator<T> > class deque;队列是一种容器适配器，专门用于先进先出的操作，其中从容器一端插入元素，另一端提取元素。 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，元素从队尾入队列，从队头出队列。结构如图所示：
该底层容器应至少支持以下操作：
empty：队列是否为空
size：有效元素的个数
front：返回队头元素
back：返回队尾元素
push_back：在队列尾部入队列
pop_front：在队列头部出队列
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。
2.1、queue的使用
bool empty() const;
size_type size() const;
value_type& front();
const value_type& front() const;
value_type& back();
const value_type& back() const;
void push (const value_type& val);
void pop();例如：
int main()
{
queue<int> q;
q.push(1);
q.push(2);
q.push(3);
q.push(4);
q.push(5);
while (!q.empty())
{
cout << q.front() << ' ';
q.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}2.2、queue的OJ题
2.2.1、二叉树的层序遍历
参考：
2.3、queue的模拟实现
template<class T, class Container = deque<T>>
class queue
{
public:
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
}
void pop()
{
_con.pop_front();
}
const T& front()
{
return _con.front();
}
const T& back()
{
return _con.back();
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
private:
Container _con;
};3、priority_queue
template <class T, class Container = vector<T>, class Compare = less<typename Container::value_type> >
class priority_queue;优先队列是一种容器适配器，逻辑结构就是堆。 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，提供一组特定的成员函数来访问其元素。需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。
容器应该可以通过随机访问迭代器进行访问，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
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。
3.1、priority_queue的使用
bool empty() const;
size_type size() const;
const value_type& top() const;
void push (const value_type& val);
void pop();例如：
int main()
{
priority_queue<int> q;
q.push(3);
q.push(1);
q.push(5);
q.push(4);
while (!q.empty())
{
cout << q.top() << ' ';
q.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}默认是大堆，如果想要小堆，可以像下面这样写：
int main()
{
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;
q.push(3);
q.push(1);
q.push(5);
q.push(4);
while (!q.empty())
{
cout << q.top() << ' ';
q.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}注意：如果在priority_queue中放自定义类型的数据，用户需要在自定义类型中提供> 或者< 的重载。例如：
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
bool operator<(const Date& d) const
{
return (_year < d._year) ||
(_year == d._year && _month < d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
}
bool operator>(const Date& d) const
{
return (_year > d._year) ||
(_year == d._year && _month > d._month) ||
(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
}
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{
_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
return _cout;
}
struct PDateCompare
{
bool operator()(Date* p1, Date* p2)
{
return *p1 > *p2;
}
};
int main()
{
priority_queue<Date> q1;
q1.push(Date(2018, 10, 29));
q1.push(Date(2018, 10, 28));
q1.push(Date(2018, 10, 30));
cout << q1.top() << endl;
priority_queue<Date*, vector<Date*>, PDateCompare> q2;
q2.push(new Date(2018, 10, 29));
q2.push(new Date(2018, 10, 28));
q2.push(new Date(2018, 10, 30));
cout << *q2.top() << endl;
return 0;
}3.2、priority_queue的OJ题
3.2.1、数组中第k大的元素
参考：
3.3、仿函数
3.3.1、仿函数的概念
在C++中，仿函数是指一个可以像函数一样被调用的对象。通常通过定义一个类，并在该类中重载函数调用运算符 operator() 来实现。比如：在functional中的less和greater用来比较大小
template <class T> struct less;
template <class T> struct greater;例如：
int main()
{
less<int> ls;
cout << ls(2, 3) << endl;
greater<int> gt;
cout << gt(2, 3) << endl;
return 0;
}3.3.2、less以及greater模拟实现
//仿函数
template<class T>//仿函数的存在是为了替代函数指针。
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;
}
};3.4、priority_queue的模拟实现
template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>
class Priority_queue
{
public:
Priority_queue()
{}
template<class InputIterator> //构造函数
Priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
:_con(first,last)
{
//建堆
for (int i = (_con.size() - 2) / 2; i >= 0; --i)
{
adjust_down(i);
}
}
void adjust_up(int child)
{
Compare com;
int parent = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
if(com(_con[parent],_con[child]))
//if (_con[parent] < _con[child])
{
swap(_con[child], _con[parent]);
child = parent;
parent = (parent - 1) / 2;
}
else
break;
}
}
void adjust_down(int parent)
{
Compare com;
size_t child = parent * 2 + 1;
while (child < _con.size())//vector的size()的返回值都是size_t。
{
if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child+1]))
//if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child+1])
{
++child;
}
if (com(_con[parent],_con[child]))
//if (_con[parent] < _con[child])
{
swap(_con[child], _con[parent]);
parent = child;
child = parent * 2 + 1;
}
else
break;
}
}
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
adjust_up(_con.size() - 1);
}
void pop()
{
swap(_con[0], _con.size() - 1);
_con.pop_back();
adjust_down(0);
}
const T& top()
{
return _con[0];
}
bool empty()
{
return _con.empty();
}
size_t size()
{
return _con.size();
}
private:
Container _con;
};4、deque
template < class T, class Alloc = allocator<T> >
class deque;deque又称为双端队列（是容器）：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。
连续物理空间，优点：极致高效的下标随机访问；缺点：扩容以及中间或者头部插入删除效率低（因为要挪动数据），比如以vector为代表。非连续物理空间，优点：任意位置的插入删除效率高，按需申请释放；缺点：不支持下标随机访问，比如以list为代表。
4.1、deque的结构
Deque是由一段段的定长的连续空间构成以及中控器构成，Deque的最大的工作就是维护这些分段连续的内存空间的整体性的假象，而维持这种假象的就是中控器，中控器的本质就是指针数组，其中每个元素都是一个指针，指向一段定长的连续的空间（本质也是数组），称为缓冲区，缓冲区才是deque的存储空间的主体。如下图所示：
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，实际是分段连续的，为了维护其“整体连续”以及随机访问的假象，deque的迭代器设计的就比较复杂，如下图所示：
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有一个致命缺陷就是不适合遍历，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，而在有些场景中，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。
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，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。
4.2、deque的使用
4.2.1、构造及赋值重载
explicit deque (const allocator_type& alloc = allocator_type());
explicit deque (size_type n, const value_type& val = value_type(),
const allocator_type& alloc = allocator_type());
template <class InputIterator>
deque (InputIterator first, InputIterator last,
const allocator_type& alloc = allocator_type());
deque (const deque& x);
deque& operator= (const deque& x);4.2.2、迭代器
iterator begin();
iterator end();
const_iterator begin() const;
const_iterator end() const;
reverse_iterator rbegin();
reverse_iterator rend();
const_reverse_iterator rbegin() const;
const_reverse_iterator rend() const;例如：
int main()
{
deque<int> dq1;
deque<int> dq2(5, 3);
deque<int> dq3(dq2.begin(), dq2.end());
deque<int> dq4(dq3);
dq1 = dq4;
deque<int>::iterator it1 = dq1.begin();
while (it1 != dq1.end())
{
cout << *it1 << ' ';
++it1;
}
cout << endl;
return 0;
}4.2.3、容量
size_type size() const;
void resize (size_type n, value_type val = value_type());
bool empty() const;4.2.4、访问
reference operator[] (size_type n);
const_reference operator[] (size_type n) const;
reference front();
const_reference front() const;
reference back();
const_reference back() const;例如：
int main()
{
deque<int> dq(5, 2);
cout << dq.size() << endl;
cout << dq.empty() << endl;
dq.resize(10, 3);
cout << dq.size() << endl;
for (auto e : dq)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
cout << --dq.front() << endl;
cout << ++dq.back() << endl;
for (int i = 0; i < dq.size(); ++i)
{
cout << dq[i] << ' ';
}
cout << endl;
deque<int>::reverse_iterator it = dq.rbegin();
while (it != dq.rend())
{
cout << *it << ' ';
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}4.2.5、修改
void push_back (const value_type& val);
void push_front (const value_type& val);
void pop_back();
void pop_front();
iterator insert (iterator position, const value_type& val);
iterator erase (iterator position);
void swap (deque& x);
void clear();例如：
int main()
{
deque<int> dq;
dq.push_back(1);
dq.push_back(2);
dq.push_back(3);
dq.push_back(4);
dq.push_back(5);
dq.erase(dq.begin() + 2);
dq.insert(dq.end(), 9);
for (auto e : dq)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
deque<int> dq2;
dq2.swap(dq);
for (auto e : dq2)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
dq2.clear();
cout << dq.size() << endl;
cout << dq2.size() << endl;
return 0;
}