1 容器适配器

1.1 什么是适配器

        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)，该种模式是通过转换一个类接口，使其变为客户希望的另一种接口

1.2 适配器在STL容器中有什么用以及什么是容器适配器

      可以通过将原来的接口，例如:vector，list等容器，通过转化来实现我们想要的其他接口，例如：实现stack，queue，priority_queue等，实现我们的目标需求，而这些可以通过转化而来的容器我们称之为容器适配器  

1.3 STL标准库中stack和queue的底层结构

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，比如:

1.4 deque的简单介绍(了解)

1.4.1 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？

1.4.2 deque的缺陷

        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：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。

1.5 为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器

         stack是特殊的线性结构，具有后进先出的特点，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也是特殊的线性结构，具有先进先出的特点，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。

2 仿函数

2.1 仿函数的介绍

2.1.1 什么是仿函数

仿函数（函数对象，Functor）：一个重载了 operator() 的类 / 结构体对象。 它看起来像函数调用，本质是对象调用运算符重载。

2.1.2 仿函数基础语法

仿函数 = 重载了 operator() 的类 / 结构体实例对象

template<class T>
class Less
{
    bool operator() (const T& x1,const T& x2)
    {
        return x1<x2;
    }
}

2.2 仿函数的使用

例:

template<class T>
class Less
{
    bool operator() (const T& x1,const T& x2)
    {
        return x1<x2;
    }
}

int main()
{
    int a=1,b=2;
    Less<int> com;
    if(com(a,b))
    {
        printf("a小于b\n");
    }
    else
    {
        printf("b小于a\n");
    }
}

3 stack的介绍和使用

3.1 stack的介绍

stack文档介绍

3.2 stack的使用

函数说明	接口说明
stack()	构造空的栈
empty()	检测 stack 是否为空，为空返回 true，否则返回 false
size()	返回 stack 中元素的个数
top()	返回栈顶元素的引用
push()	将元素 val 压入 stack 中
pop()	将 stack 中栈顶的元素弹出

3.3 stack的模拟实现

#pragma once

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>

using namespace std;

namespace yjs
{
	template<class T, class Container = deque<T>>
	class stack
	{
	public:
		bool empty()
		{
			return con.empty();
		}
		size_t size()
		{
			return con.size();
		}
		T& top()
		{
			return con.back();
		}

		void push(const T& x)
		{
			con.push_back(x);
		}

		void pop()
		{
			con.pop_back();
		}
	private:
		Container con;
	};
}

4 queue的介绍和使用

4.1 queue的介绍

queue的文档介绍

        1. 队列是一种容器适配器，专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作，其中从容器一端插入元素，另一端提取元素。
        2. 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，queue提供
一组特定的成员函数来访问其元素。元素从队尾入队列，从队头出队列。

4.2 queue的使用

函数声明	接口说明
queue()	构造空的队列
empty()	检测队列是否为空，为空返回 true，否则返回 false
size()	返回队列中有效元素的个数
front()	返回队头元素的引用
back()	返回队尾元素的引用
push()	在队尾将元素 val 入队列
pop()	将队头元素出队列

4.3 queue的模拟实现

#pragma once

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>

using namespace std;

namespace yjs
{
	template<class T, class Container = deque<T>>
	class queue
	{
	public:
		bool empty()
		{
			return con.empty();
		}
		size_t size()
		{
			return con.size();
		}
		T& front()
		{
			return con.front();
		}

		T& back()
		{
			return con.back();
		}

		void push(const T& x)
		{
			con.push_back(x);
		}

		void pop()
		{
			con.pop_front();
		}

		void swap(queue& x)
		{
			con.swap(x.con);
		}
	private:
		Container con;
	};
}

5 priority_queue的介绍和使用

5.1 priority_queue的介绍

        1. 优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱(强)排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。
        2. 优先队列内部是个堆，在堆中可以随时插入元素，并且根据传入的仿函数(默认缺省参数是传入less)来决定是大堆还是小堆，检索最大(最小)堆元素(优先队列中位于顶部的元素)。

        3. 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，queue
提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从特定容器的“尾部”弹出，其称为优先队列的顶部

        4. 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。
        5. 需要支持随机访问迭代器，以便始终在内部保持堆结构。容器适配器通过在需要时自动调用算法函数make_heap、push_heap和pop_heap来自动完成此操作。

5.2 priority_queue的使用

        优先级队列默认使用vector作为其底层存储数据的容器，在vector上又使用了堆算法将vector中元素构造成堆的结构，因此priority_queue就是堆，所有需要用到堆的位置，都可以考虑使用
priority_queue。注意：默认情况下priority_queue是大堆。

函数声明	接口说明
priority_queue()/priority_queue(first, last)	构造空的优先级队列，也可通过迭代器区间初始化
empty()	检测优先级队列是否为空，空返回 true，否则 false
top()	返回堆顶元素（默认最大值，可改为最小值）
push(x)	插入元素 x，内部自动堆调整
pop()	删除堆顶最大 / 最小元素

5.3 priority_queue的模拟实现

#pragma once

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;



namespace yjs
{
	template<class T>
	class Less
	{
	public:
		bool operator() (const T& val1, const T& val2)
		{
			return val1 < val2;
		}
	};

	template<class T>
	class Greater
	{
	public:
		bool operator() (const T& val1, const T& val2)
		{
			return val1 > val2;
		}
	};

	template<class T ,class Container=std::vector<T>, class Compare = Less<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		bool empty()
		{
			return con.empty();
		}

		size_t size()
		{
			return con.size();
		}

		T& top()
		{
			return con.front();
		}
		void AdjustDown(int parent)
		{
			int child = parent * 2 + 1;
			while (child < con.size())
			{
				if (child +1<con.size() && com(con[child], con[child + 1]))
				{
					child++;
				}
				else if (com( con[parent], con[child]))
				{
					swap(con[child], con[parent]);
					parent = child;
					child = parent * 2 + 1;;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		void AdjustUp(int child)
		{
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (parent>= 0)
			{
				if (com(con[parent],con[child]))
				{
					swap(con[parent], con[child]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}
		void push(const T& x)
		{
			con.push_back(x);
			AdjustUp(con.size() - 1);
		}

		void pop()
		{
			swap(con[0], con[con.size() - 1]);
			con.pop_back();
			AdjustDown(0);
		}
	private:
		Container con;
		Compare com;
	};
}