STL学习——Stack/Queue篇

Stack

• 概述

  stack是一种先进先出的数据结构，只有一个出口，stack允许新增元素，移除元素，取得最顶端元素。但除了最顶端外，没有任何办法可以存取stack其他元素。即不允许遍历行为。

• 实现

  stack实现是以容器为底部结构的，将容器的接口改变，使其符合“先进先出”特性，便形成了一个栈。具体实现可以将底部deque的头端开口封闭，便实现了stack。因为stack具有“修改某物接口，形成另一种风貌”性质，故称为“适配器”。stack被归类为container adapter。

  stack中没有迭代器，不提供走访功能。此外，stack还可以使用list作为底层容器。下面是stack的源码分析。

  template <class _Tp, class _Sequence>
  class stack {
  ...
  public:
    typedef typename _Sequence::value_type      value_type;
    typedef typename _Sequence::size_type       size_type;
    typedef          _Sequence                  container_type;
  
    typedef typename _Sequence::reference       reference;
    typedef typename _Sequence::const_reference const_reference;
  protected:
    _Sequence c;        // 底层容器
  public:
    // 以下完全利用Squence c操作，完成stack的操作
    stack() : c() {}
    explicit stack(const _Sequence& __s) : c(__s) {}
    // 判断栈空操作
    bool empty() const { return c.empty(); }
    // 判断栈大小操作
    size_type size() const { return c.size(); }
    // 返回栈顶元素操作
    reference top() { return c.back(); }
    const_reference top() const { return c.back(); }
    // 压栈操作
    void push(const value_type& __x) { c.push_back(__x); }
    // 弹栈操作
    void pop() { c.pop_back(); }
  };
  // 栈相等操作
  template <class _Tp, class _Seq>
  bool operator==(const stack<_Tp,_Seq>& __x, const stack<_Tp,_Seq>& __y)
  {
    return __x.c == __y.c;
  }
  // 栈小于操作
  template <class _Tp, class _Seq>
  bool operator<(const stack<_Tp,_Seq>& __x, const stack<_Tp,_Seq>& __y)
  {
    return __x.c < __y.c;
  }
  ...
  

Queue

• 概述

  queue是一种先进先出的数据结构。它有两个出口。它允许新增元素，移除元素，从最底端加入元素，取得最顶端元素。除了从最底端加入元素，最顶端去除元素外，没有任何方法存取queue其他元素。即它也不存在遍历操作。

• 实现

  queue也是以容器为底部结构，改变其接口，使其符合先进先出特性，形成queue。其实现可以将deque的低端出口和前端入口封闭，便可轻易实现queue。queue也具有“修改某物接口，形成另一种风貌”性质，故也为配接器。它也被归为容器适配器。它也不存在迭代器，故也不能执行遍历操作。下面是queue的源码分析。

  template <class _Tp, class _Sequence>
  class queue {
  ...
  public:
    typedef typename _Sequence::value_type      value_type;
    typedef typename _Sequence::size_type       size_type;
    typedef          _Sequence                  container_type;
  
    typedef typename _Sequence::reference       reference;
    typedef typename _Sequence::const_reference const_reference;
  protected:
    _Sequence c;            // 底层容器
  public:
    queue() : c() {}
    explicit queue(const _Sequence& __c) : c(__c) {}
    // 判断队列是否为空
    bool empty() const { return c.empty(); }
    // 计算队列的长度
    size_type size() const { return c.size(); }
    // 返回队首元素
    reference front() { return c.front(); }
    const_reference front() const { return c.front(); }
    // 返回队尾元素
    reference back() { return c.back(); }
    const_reference back() const { return c.back(); }
    // deque是两头可进出，queue是末端进，前端出（所有先进者先出）
    // 入队操作
    void push(const value_type& __x) { c.push_back(__x); }
    // 出队操作
    void pop() { c.pop_front(); }
  };
  // 判断队列是否相等
  template <class _Tp, class _Sequence>
  bool
  operator==(const queue<_Tp, _Sequence>& __x, const queue<_Tp, _Sequence>& __y)
  {
    return __x.c == __y.c;
  }
  // 判断队列大小
  template <class _Tp, class _Sequence>
  bool
  operator<(const queue<_Tp, _Sequence>& __x, const queue<_Tp, _Sequence>& __y)
  {
    return __x.c < __y.c;
  }
  ...
  

• 参考文献

  STL源码剖析——侯捷

  STL源码