1.熟悉stack接口以及使用

stack的C++官方文档

1.1stack的接口

函数说明	接口说明
stack()	构造空的栈
empty()	检测stack是否为空
size()	返回stack中元素个数
top()	返回栈顶元素的引用
push()	将元素val压入stack中
pop()	将stack中尾部的元素弹出

1.2stack的模拟实现

//STL下的stack实现
#include<deque>
namespace ljh
{
    
	template<class T,class container=std::deque<T>>
	class stack
	{
    
		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:
		container _c;
	};
}

1.3stack的一些笔试题

最小栈

class MinStack {
    
public:
    stack<int> _st;
    stack<int> _minst;
    MinStack()
    {
    

    }
    
    void push(int val)
    {
    
        _st.push(val);
        if(_minst.empty()||val<=_minst.top())
        {
    
            _minst.push(val);
        }
    }
    
    void pop()
    {
    
        int val=_st.top();
        _st.pop();
        if(val==_minst.top())
        {
    
            _minst.pop();
        }
    }
    
    int top()
    {
    
        return _st.top();
    }
    
    int getMin()
    {
    
        return _minst.top();
    }
};

栈的压入、弹出序列

class Solution {
    
public:
    bool IsPopOrder(vector<int>& pushV, vector<int>& popV)
    {
    
        stack<int> st;
        size_t pushi=0;
        size_t popi=0;
        while(pushi<pushV.size())
        {
    
            st.push(pushV[pushi++]);
            while(!st.empty()&&st.top()==popV[popi])
            {
    
                st.pop();
                popi++;
            }
        }
        return st.empty();
    }
};

逆波兰表达式

class Solution {
    
public:
    int evalRPN(vector<string>& tokens)
    {
    
        stack<int> st;
        for(auto &str:tokens)
        {
    
            if(str=="+"
            ||str=="-"
            ||str=="*"
            ||str=="/")
            {
    
                int right=st.top();
                st.pop();
                int left=st.top();
                st.pop();
                switch(str[0])
                {
    
                case '+':
                    st.push(left+right);
                    break;
                case '-':
                    st.push(left-right);
                    break;
                case '*':
                    st.push(left*right);
                    break;
                case '/':
                    st.push(left/right);
                    break;
                }
            }
            else
            {
    
                st.push(stoi(str));
            }
        }
        return st.top();
    }
};

栈实现队列

class MyQueue {
    
public:
    MyQueue()
    {
    }
    
    void push(int x)
    {
    
        _pushst.push(x);
    }
    
    int pop()
    {
    
        int ret=this->peek();
        _popst.pop();
        return ret;
    }
    
    int peek()
    {
    
        if(_popst.empty())
        {
    
            while(!_pushst.empty())
            {
    
                _popst.push(_pushst.top());
                _pushst.pop();
            }
        }
        return _popst.top();
    }
    
    bool empty()
    {
    
        return _pushst.empty()&&_popst.empty();
    }
    stack<int> _pushst;
    stack<int> _popst;
};

2.熟悉queue接口以及使用

queue的C++官方文档

2.1queue的接口

函数声明	接口说明
queue()	构造空的队列
empty()	检测队列是否为空，是返回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

2.2queue的模拟实现

//STL下queue的实现
#include<queue>
#include<list>
namespace ljh
{
    
	template<class T,class container=std::deque<T>>
	//template<class T,class container=std::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:
		container _c;
	};
}

2.3queue的笔试题

队列实现栈

class MyStack {
    
public:
    MyStack()
    {
    }
    
    void push(int x)
    {
    
        if(!q1.empty())
        {
    
            q1.push(x);
        }
        else
        {
    
            q2.push(x);
        }
    }
    
    int pop()
    {
    
        if(!q1.empty())
        {
    
            while(q1.size()>1)
            {
    
                q2.push(q1.front());
                q1.pop();
            }
            int ret=q1.front();
            q1.pop();
            return ret;
        }
        else
        {
    
            while(q2.size()>1)
            {
    
                q1.push(q2.front());
                q2.pop();
            }
            int ret=q2.front();
            q2.pop();
            return ret;
        }
    }
    
    int top()
    {
    
        if(!q1.empty())
        {
    
            return q1.back();
        }
        else
        {
    
            return q2.back();
        }
    }
    
    bool empty()
    {
    
        return q1.empty()&&q2.empty();
    }
    queue<int> q1;
    queue<int> q2; 
};

3.熟悉priority_queue的接口以及使用（底层堆）

priority_queueC++官方文档
以下稍微看看就行：

1. 优先队列是一种容器适配器，根据严格的弱排序标准，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。
2. 此上下文类似于堆，在堆中可以随时插入元素，并且只能检索最大堆元素(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. 底层容器可以是任何标准容器类模板，也可以是其他特定设计的容器类。容器应该可以通过随机访问迭代器访问，并支持以下操作：
   empty()：检测容器是否为空
   size()：返回容器中有效元素个数
   front()：返回容器中第一个元素的引用
   push_back()：在容器尾部插入元素
5. 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。
6. 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

3.1priority_queue的接口

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)	构造一个空的优先级队列和迭代器区间构造的优先级队列
empty()	检测优先级队列是否为空，是返回true，否则返回false
top()	返回优先级队列中最大(最小元素)，即堆顶元素
push(x)	在优先级队列中插入元素x
pop()	删除优先级队列中最大(最小)元素，即堆顶元素

注意：

1. 默认情况下，priority_queue是大堆

#include <vector>
#include <queue>
#include <functional> // greater算法的头文件
void TestPriorityQueue()
{
    
 	// 默认情况下，创建的是大堆，其底层按照小于号比较
 	vector<int> v{
    3,2,7,6,0,4,1,9,8,5};
 	priority_queue<int> q1(v.begin(),v.end());
 	cout << q1.top() << endl;
 	
 	// 如果要创建小堆，将第三个模板参数换成greater比较方式
 	priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q2(v.begin(), v.end());
 	cout << q2.top() << endl;
}

2. 如果在priority_queue中放自定义类型的数据，用户需要在自定义类型中提供> 或者< 的重载。

class Date
{
    
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	: _year(year)
	, _month(month)
	, _day(day)
 {
    }
 bool operator<(const Date& d)const
 {
    
	return (_year < d._year) ||
	(_year == d._year && _month < d._month) ||
	(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
 }
 bool operator>(const Date& d)const
 {
    
	return (_year > d._year) ||
	(_year == d._year && _month > d._month) ||
	(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
 }
 friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
 {
    
	_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
	return _cout;
 }
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void TestPriorityQueue()
{
    
	// 大堆，需要用户在自定义类型中提供<的重载
	priority_queue<Date> q1;
	q1.push(Date(2018, 10, 29));
	q1.push(Date(2018, 10, 28));
	q1.push(Date(2018, 10, 30));
	cout << q1.top() << endl;
	
	// 如果要创建小堆，需要用户提供>的重载
	priority_queue<Date, vector<Date>, greater<Date>> q2;
	q2.push(Date(2018, 10, 29));
	q2.push(Date(2018, 10, 28));
	q2.push(Date(2018, 10, 30));
	cout << q2.top() << endl;
}

3.2priority_queue的模拟实现

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

#include<vector>
//priority_queue->堆
namespace ljh
{
    
	template<class T>
	struct less
	{
    
		bool operator()(const T& left, const T& right)
		{
    
			return left < right;
		}
	};

	template<class T>
	struct greater
	{
    
		bool operator()(const T& left, const T& right)
		{
    
			return left > right;
		}
	};

	template<class T,class Container=std::vector<T>,class Compare=less<T>>
	class priority_queue
	{
    
	public:
		priority_queue()
		{
    }

		template<class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
			:_con(first, last)
		{
    
			for (int i = (_con.size() - 2) / 2;i >= 0;i--)
			{
    
				adjust_down(i);
			}
		}

		void adjust_up(int child)
		{
    
			Compare com;
			int parent = (child - 1) / 2;
			while (child > 0)
			{
    
				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
    
					swap(_con[child], _con[parent]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
    
					break;
				}
			}
		}

		void adjust_down(int parent)
		{
    
			Compare com;
			size_t child = parent * 2 + 1;
			while (child < _con.size())
			{
    
				if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1]))
				{
    
					++child;
				}

				if (com(_con[parent], _con[child]))
				{
    
					swap(_con[child], _con[parent]);
					parent = child;
					child = child * 2 + 1;
				}
				else
				{
    
					break;
				}
			}
		}

		void push(const T& x)
		{
    
			_con.push_back(x);
			adjust_up(_con.size() - 1);
		}

		void pop()
		{
    
			swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
			_con.pop_back();
			adjust_down(0);
		}

		const T& top()
		{
    
			return _con[0];
		}

		bool empty()
		{
    
			return _con.empty();
		}

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

	private:
		Container _con;
	};
}

3.3priority_queue的笔试题

数组中第k个最大元素

class Solution {
    
public:
    int findKthLargest(vector<int>& nums, int k)
    {
    
        priority_queue<int> q(nums.begin(),nums.end());
        while(--k)
        {
    
            q.pop();
        }
        return q.top();
    }
};

4.容器适配器

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)
将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。

实际上STL标准库中stack和queue是容器适配器

4.1deque（了解）(双端队列)

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。

如果说中控数组满了，则需要扩容，但扩容的代价低

中间位置插入删除数据是整体挪动数据还是对单个buff数组扩容，实际上两种都行，第一种的buff是一样大，则[]访问会快很多
整体挪动优势:
x=i/10 确认在第几个buff
y=i%10 确认在这个buff数组的第几个位置
劣势：挪动数据代价大

单个buff数组扩容优势：
扩容代价小
劣势：数组访问[]比较麻烦

4.1.1deque的优缺点

优点：
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
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。

缺点：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。

4.1.2为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器

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。