21 容器deque&queue&stack深度探索(学自Boolean)

1、概述

本篇主要介绍STL容器deque的数据结构，deque是属于序列化结构（sequence），可以向容器两端增加或删除数据。deque容器可以当做线性结构使用，而实际上deque的设计是分段连续的，并不是像array或vector一样是连续的，详细介绍如下。而queue堆和stack栈的设计，是复合了容器deque，然后关闭deque的部分功能来实现。

2、G2.9中容器deque结构图分析

解析：

a、deque是通过分段连续实现的，在内存中有一个控制中心，用于存放分段数据即图中buffer的的地址（这些地址是连续存储的），但指向的buffer之间是不连续的；

b、控制中心有一个map：指向控制中心的地址。map size：代表控制中心的大小；

c、deque中的迭代器中有4个元素：cur、first、last、node。其中node代表指向控制中心的位置，cur是代表指向当前buffer的数据，first代表指向当前buffer的首部，last

指向当前buffer的尾部.

d、deque中迭代器有start和finish两个，分别指向node分别指向控制中心的首元素和尾元素。

3、G2.9中容器deque的代码实现

1）容器deque

解析：

a、如deque结构图所示，G2.9容器deque中设计了4个元素start、finish、map和map_size；

b、模板类deque中有三个参数，第一个指存放数据类型，第二个为默认分配器，第三个是Buffer的大小(此时默认是0，用户可以调节);

c、deque使用的迭代器是_deque_iterator，具体结构如下。

d、通过设计函数如begin()，返回start迭代器来取出首元素等等。

2）_deque_iterator迭代器的设计

解析：

a、迭代器设计和list容器迭代器一样，满足5种遵循的原则；

b、如deque迭代器的结构图所示，迭代器中的有4个数据cur、first、last、node。

3、deque如何模拟连续空间

我们在使用deque时，都是当做连续空间内容实现的，而实际如上所以deque是分段连续的，所以在代码中要实现模拟连续空间的操作，是在deque的迭代器中实现的。

1）实现front()\back()\size()等

解析：

a、通过front()和back()可以返回首迭代器和尾迭代器，

b、通过size()，采用首迭代器 - 尾迭代器方法，计算发小（当然减号是要被重载的，因为实际大小还有通过buffer计算）；

c、判断deque是否为空，可以通过判断首尾迭代器是否相等得到。

2）实现用*取得当前元素

说明：操作符重载*()，来返回*cur，就能取出当前元素。

3）实现操作符++跳到下一个节点

说明：操作符++有前置++和后置++，只要实现一个即可。如++()通过判断++cur是否跳出当前buffer，通过set_node()函数实现节点的跳转。

4）实现操作符+=连续调动节点

说明：实现+=的过程，就是首先要判断增加的n，是否会跳出buffer区，如果不会跳出直接增加，如果会跳出，则要根据buffer的大小来实现跳转。

4、queue和stack

我们知道堆queue和栈stack分别是能实现先进先出和先进后出的操作。而deque是双向进出的容器，所以可以通过复合deque来实现queue和stack容器，更确切的说

这两个是适配器更为合适。

1）queue

注意点：

a、queue中的数据是底层容器Sequence c，而Sequence正是该类模板中的第二个参数，即deque容器；

b、queue实现的功能如empty()，size()等都是通过deque来实现的。queue先进先出功能是用push_back()和pop_front()实现。

c、deque只开放了部分功能来满足queue。

2）stack

注意点：

a、stack中的数据也是底层容器Sequence c，而Sequence正是该类模板中的第二个参数，即deque容器；

b、stack实现的功能如empty()，size()等都也是通过deque来实现的。stack先进先出功能是用push_back()和pop_back()实现；

c、deque只开放了部分功能来满足stack。

3）使用queue和stack的注意点

• stack和queue可以选择list或deque为底层容器，标准库默认是deque,因为deque的速度较快；
• 为了保持stack和queue的功能，这两个容器都没有迭代器，即不能遍历；
• stack可以选择vector作为底层容器；
• queue不能选择vector作为底层容器；
• stack和queue都不能选择set或map为底层容器。