STL概览——栈( stack )、队列( queue )和优先级队列( priority

STL概览——栈( stack )、队列( queue )和优先级队列( priority_queue)

栈（stack）

　 stack是一种先进后出（First In Last Out，FILO）的数据结构，它只有一个口，平常在我们写深度优先遍历算法时，，就会用到栈，stack允许我们增加，移除，取得最顶端元素。但是除了最顶端元素之外，没有任何其他方法可以存取stack的其它元素，因此stack不允许有遍历行为。

　　以某种既有容器为底层结构，将其接口改变，使之符合 “先进后出” 的特性，形成一个 stack ，是很容易做到的。deque 是双向开口的数据结构，若以 deque为底部结构并封闭其头部端口，便轻而易举形成一个 stack 。因此，SGI STL 便以 deque 作为缺省情况下的 stack 底部结构。

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:stack() : c() {}explicit stack(const _Sequence& __s) : c(__s) {}//以下完全利用_Sequence c 的操作完成 stack 的操作bool empty() const { return c.empty(); }size_type size() const { return c.size(); }reference top() { return c.back(); }const_reference top() const { return c.back(); }//末端进，末端出void push(const value_type& __x) { c.push_back(__x); }void pop() { c.pop_back(); }
};

　　stack 因为所有元素都必须遵守“先进后出”的条件，只有 stack 顶端的元素，才有机会被外界取用，stack 不提供走访功能，因此没有迭代器。

　　当然还可以以 list 作为 stack 底层容器：

#include <iostream>
#include <string>
#include <stack>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{　　//用双向链表作为底层容器
    stack<int, list<int> > temp;for(int i = 0; i < 10; i++){temp.push(i);                //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    }for(int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", temp.top());    //9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 
        temp.pop();}return 0;
}

队列（stack）

　　queue是一种先进先出（First In First Out，FIFO）的数据结构，它有两个出口，queue 允许新增元素，移除元素，从最低端加入元素，取得最顶端元素。但除了最底端可以加入，最顶端可以取出外，没有其他任何方法可以存取 queue 的其他元素，因此 queue 不允许有遍历行为，也就是没有迭代器。同栈一样，STL里面默认 deque 作为缺省情况下的 queue 底部结构：

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) {}//以下完全利用 Sequence c 的操作完成queue操作bool empty() const { return c.empty(); }size_type size() const { return c.size(); }reference front() { return c.front(); }const_reference front() const { return c.front(); }reference back() { return c.back(); }const_reference back() const { return c.back(); }void push(const value_type& __x) { c.push_back(__x); }void pop() { c.pop_front(); }
};

优先级队列（priority_queue）

　　priority_queue 是一种具有权值观念的 queue，他允许加入新元素，移除旧元素，审视元素值等功能，同样只支持底部加元素，顶端取元素，除此以外别无其他存取元素途径。但priority_queue 其内部的元素并非按照被推入的次序排列，而是自动依照元素的权值排列，权值越高，排在越前面。缺省情况下，priority_queue 利用max-heap 完成，后者是一个以vector表现的 complete binary tree。max-heap 可以满足 priority_queue 所需要的 “权值从高到低自动地减排序” 的特性。

template <class _Tp, class _Sequence __STL_DEPENDENT_DEFAULT_TMPL(vector<_Tp>),class _Compare__STL_DEPENDENT_DEFAULT_TMPL(less<typename _Sequence::value_type>) >
class priority_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_Compare comp;                    //排序规则
public:priority_queue() : c() {}explicit priority_queue(const _Compare& __x) :  c(), comp(__x) {}//以下用到的 make_heap(), push_heap() 和 pop_heap()都是泛型算法//任何一个构造函数都在底层产生一个 implicit representation heap (隐式表述堆)priority_queue(const _Compare& __x, const _Sequence& __s) : c(__s), comp(__x) { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATEStemplate <class _InputIterator>priority_queue(_InputIterator __first, _InputIterator __last) : c(__first, __last) { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }template <class _InputIterator>priority_queue(_InputIterator __first, _InputIterator __last, const _Compare& __x): c(__first, __last), comp(__x) { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }template <class _InputIterator>priority_queue(_InputIterator __first, _InputIterator __last,const _Compare& __x, const _Sequence& __s): c(__s), comp(__x){ c.insert(c.end(), __first, __last);make_heap(c.begin(), c.end(), comp);}#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */priority_queue(const value_type* __first, const value_type* __last) : c(__first, __last) { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }priority_queue(const value_type* __first, const value_type* __last, const _Compare& __x) : c(__first, __last), comp(__x){ make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }priority_queue(const value_type* __first, const value_type* __last, const _Compare& __x, const _Sequence& __c): c(__c), comp(__x) { c.insert(c.end(), __first, __last);make_heap(c.begin(), c.end(), comp);}#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */bool empty() const { return c.empty(); }size_type size() const { return c.size(); }const_reference top() const { return c.front(); }void push(const value_type& __x) {//push_heap()是泛型算法，先利用底层的push_back() 将新元素推入末端，再重排heap
        __STL_TRY{c.push_back(__x); push_heap(c.begin(), c.end(), comp);}__STL_UNWIND(c.clear());}void pop(){//pop_heap()是泛型算法，从 heap 内取出一个元素，它并不是真正将元素弹出//而是重排 heap, 然后以底层容器的 pop_back() 取得被弹出的元素  
        __STL_TRY {pop_heap(c.begin(), c.end(), comp);c.pop_back();}__STL_UNWIND(c.clear());}
};

　　priority_queue 的所有元素进出都有一定规则，只有 queue 顶端的元素，也就是权值最高者，才有机会被外界取用，priority_queue没有迭代器。

　　priority_queue 测试如下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <queue>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{int a[] = {0, 1,12,5,56,3,23,16}; priority_queue<int> temp(a, a + 8);cout << "top element: " << temp.top() << endl;    //56
    cout << "output from top: ";int pd_size = temp.size();for(int i = 0; i < pd_size; i++){cout << temp.top() <<" ";            //56 23 16 12 5 3 1 0
        temp.pop();}return 0;
}