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3.6 queue 容器

3.6.1 queue 基本概念

概念：Queue是一种先进先出(First In First Out,FIFO)的数据结构，它有两个出口

• 队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素
• 队列中只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为
• 队列中进数据称为 --- 入队   `push`
• 队列中出数据称为 --- 出队   `pop`

3.6.2 queue 常用接口

功能描述：栈容器常用的对外接口

构造函数：

• - `queue<T> que;`                                 //queue采用模板类实现，queue对象的默认构造形式
• - `queue(const queue &que);`            //拷贝构造函数

赋值操作：

• - `queue& operator=(const queue &que);`           //重载等号操作符

数据存取：

• - `push(elem);`                             //往队尾添加元素
• - `pop();`                                      //从队头移除第一个元素
• - `back();`                                    //返回最后一个元素
• - `front(); `                                  //返回第一个元素

大小操作：

• - `empty();`            //判断堆栈是否为空
• - `size(); `              //返回栈的大小

代码示例：

#include <queue>
#include <string>
class Person{
public:
	Person(string name, int age){
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01() {

	//创建队列
	queue<Person> q;

	//准备数据
	Person p1("唐僧", 30);
	Person p2("孙悟空", 1000);
	Person p3("猪八戒", 900);
	Person p4("沙僧", 800);

	//向队列中添加元素  入队操作
	q.push(p1);
	q.push(p2);
	q.push(p3);
	q.push(p4);

	//队列不提供迭代器，更不支持随机访问	
	while (!q.empty()) {
		//输出队头元素
		cout << "队头元素-- 姓名： " << q.front().m_Name 
              << " 年龄： "<< q.front().m_Age << endl;
        
		cout << "队尾元素-- 姓名： " << q.back().m_Name  
              << " 年龄： " << q.back().m_Age << endl;
        
		cout << endl;
		//弹出队头元素
		q.pop();
	}

	cout << "队列大小为：" << q.size() << endl;
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

• - 入队   --- push
• - 出队   --- pop
• - 返回队头元素   --- front
• - 返回队尾元素   --- back
• - 判断队是否为空   --- empty
• - 返回队列大小   --- size

3.7 list容器

3.7.1 list基本概念

功能：将数据进行链式存储

        链表（list）是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

        链表的组成：链表由一系列结点组成

        结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

        STL中的链表是一个双向循环链表，由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器

list的优点：

• 采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
• 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：

• 链表灵活，但是空间(指针域) 和 时间（遍历）额外耗费较大

        List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

        总结：STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

3.7.2  list构造函数

功能描述：创建list容器

函数原型：

• `list<T> lst;`                               //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：
• `list(beg,end);`                           //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
• `list(n,elem);`                             //构造函数将n个elem拷贝给本身。
• `list(const list &lst);`            //拷贝构造函数。

代码示例：

#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01(){
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	printList(L1);

	list<int>L2(L1.begin(),L1.end());
	printList(L2);

	list<int>L3(L2);
	printList(L3);

	list<int>L4(10, 1000);
	printList(L4);
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可

3.7.3 list 赋值和交换

功能描述：给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：

• `assign(beg, end);`            //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
• `assign(n, elem);`              //将n个elem拷贝赋值给本身。
• `list& operator=(const list &lst);`         //重载等号操作符
• `swap(lst);`                         //将lst与本身的元素互换。

#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//赋值和交换
void test01(){
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);

	//赋值
	list<int>L2;
	L2 = L1;
	printList(L2);

	list<int>L3;
	L3.assign(L2.begin(), L2.end());
	printList(L3);

	list<int>L4;
	L4.assign(10, 100);
	printList(L4);

}

//交换
void test02(){

	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	list<int>L2;
	L2.assign(10, 100);

	cout << "交换前： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);

	cout << endl;

	L1.swap(L2);

	cout << "交换后： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);

}

int main() {
	//test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：list赋值和交换操作能够灵活运用即可

3.7.4 list 大小操作

功能描述：对list容器的大小进行操作

函数原型：

• `size(); `                             //返回容器中元素的个数
• `empty(); `                           //判断容器是否为空
• `resize(num);`                   //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
• `resize(num, elem); `       //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

代码示例：

#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//大小操作
void test01(){
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	if (L1.empty()){
		cout << "L1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "L1不为空" << endl;
		cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;
	}

	//重新指定大小
	L1.resize(10);
	printList(L1);

	L1.resize(2);
	printList(L1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

• - 判断是否为空   --- empty
• - 返回元素个数   --- size
• - 重新指定个数   --- resize

3.7.5 list 插入和删除

功能描述：对list容器进行数据的插入和删除

函数原型：

• push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素
• pop_back();//删除容器中最后一个元素
• push_front(elem);//在容器开头插入一个元素
• pop_front();//从容器开头移除第一个元素
• insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
• insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
• insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
• clear();//移除容器的所有数据
• erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
• erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
• remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01(){
	list<int> L;
	//尾插
	L.push_back(10);
	L.push_back(20);
	L.push_back(30);
	//头插
	L.push_front(100);
	L.push_front(200);
	L.push_front(300);

	printList(L);

	//尾删
	L.pop_back();
	printList(L);

	//头删
	L.pop_front();
	printList(L);

	//插入
	list<int>::iterator it = L.begin();
	L.insert(++it, 1000);
	printList(L);

	//删除
	it = L.begin();
	L.erase(++it);
	printList(L);

	//移除
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	printList(L);
	L.remove(10000);
	printList(L);
    
    //清空
	L.clear();
	printList(L);
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

• 尾插   --- push_back
• 尾删   --- pop_back
• 头插   --- push_front
• 头删   --- pop_front
• 插入   --- insert
• 删除   --- erase
• 移除   --- remove
• 清空   --- clear

3.7.6 list 数据存取

功能描述：对list容器中数据进行存取

函数原型：

• `front();`        //返回第一个元素。
• `back();`         //返回最后一个元素。

代码示例：

#include <list>

//数据存取
void test01(){
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	
	//cout << L1.at(0) << endl;//错误 不支持at访问数据
	//cout << L1[0] << endl; //错误  不支持[]方式访问数据
	cout << "第一个元素为： " << L1.front() << endl;
	cout << "最后一个元素为： " << L1.back() << endl;

	//list容器的迭代器是双向迭代器，不支持随机访问
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	//it = it + 1;//错误，不可以跳跃访问，即使是+1
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

• list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据
• 返回第一个元素   --- front
• 返回最后一个元素   --- back

3.7.7 list 反转和排序

功能描述：将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：

• `reverse();`   //反转链表
• `sort();`        //链表排序

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

bool myCompare(int val1 , int val2){
	return val1 > val2;
}

//反转和排序
void test01(){
	list<int> L;
	L.push_back(90);
	L.push_back(30);
	L.push_back(20);
	L.push_back(70);
	printList(L);

	//反转容器的元素
	L.reverse();
	printList(L);

	//排序
	L.sort(); //默认的排序规则 从小到大
	printList(L);

	L.sort(myCompare); //指定规则，从大到小
	printList(L);
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

• 反转   --- reverse
• 排序   --- sort （成员函数）