前言

本章我们会结合C++标准库重点讲解容器适配器以及如何用容器适配器快速实现栈和队列。

什么是容器适配器？

首先我们看一下电源适配器，它可以将只适用于本国插头的插座适配出适用于他国不同频率插头的插座。

我们要讲的容器适配器也类似
容器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。

观察库中的源码

• 观察库中栈和队列的模板，我们发现都存在Class Container=其他容器<T>,这就是利用了其他容器去实现本容器的操作即：容器适配器。
• 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和队列只是对其他容器的接口进行了包装，STL中stackqueue默认使用deque，比如
  
  

那么该如何使用容器适配器呢？

我们可以先去看一下库中栈和队列的源码

#include<deque>
namespace bite
{
template<class T, class Con = deque<T>>
//template<class T, class Con = vector<T>>
//template<class T, class Con = list<T>>
class stack
{
public:stack() {}void push(const T& x) {_c.push_back(x);}void pop() {_c.pop_back();}T& top() {return _c.back();}const T& top()const {return _c.back();}size_t size()const {return _c.size();}bool empty()const {return _c.empty();}
private:Con _c;
};
}#include<deque>
#include <list>
namespace bite
{
template<class T, class Con = deque<T>>
//template<class T, class Con = list<T>>
class queue
{
public:queue() {}void push(const T& x) {_c.push_back(x);}void pop() {_c.pop_front();}T& back() {return _c.back();}const T& back()const {return _c.back();}T& front() {return _c.front();}const T& front()const {return _c.front();}size_t size()const {return _c.size();}bool empty()const {return _c.empty();}
private:Con _c;
};
}

• 可以发现库中的栈和队列并没有自己原生实现各类接口，而是去调用其他容器的接口去快速实现本接口功能。
• 我们还发现了这里的其他容器默认都是deque，这是为什么呢？

想知道这些我们要先了解一下deque

deque的简单介绍(了解)

deque的原理介绍

deque(双端队列)：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。

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deque类似于一个动态的二维数组，其底层结构如下图所示：

双端队列底层是一段假象的连续空间，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，落在了deque的迭代器身上，因此deque的迭代器设计就比较复杂，如下图所示：

那deque是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢？

deque的优缺

• 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，因此其效率是比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：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，而序列式场景中，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。

为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器？（重点）

这是与本文最相关的一点，上面的介绍只做了解。

• 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中对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(因此stack和queue没有迭代器)，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。结合了deque的优点，而完美的避开了其缺陷。

利用容器适配器实现我们自己的栈和队列！

首先由于模板的使用不能做声明和定义分离
其次记得包一下命名空间与库中的栈和队列做区分

stack.h

#pragma once
#include<vector>
#include<deque>
#include<list>
namespace dhb
{//利用容器适配器快速实现栈template<class T, class Container = deque<T>>class stack{public:void push(const T& x){return _con.push_back(x);}void pop(){return _con.pop_back();}bool empty(){return _con.empty();}size_t size(){return _con.size();}T& top(){return _con.back();}const T& top()const{return _con.back();}private:Container _con;};
}

queue.h

#pragma once
#include<vector>
#include<deque>
#include<list>
namespace dhb
{template<class T,class Container =deque<int>>class queue{public:void push(const T& x){return _con.push_back(x);}void pop(){return _con.pop_front();}bool empty(){return _con.empty();}T& front(){return _con.front();}T& back(){return _con.back();}const T& front()const{return _con.front();}const T& back()const{return _con.back();}size_t size(){return _con.size();}private:Container _con;};
}