C++容器适配器怎么使用 stack queue和priority_queue详解

c++++中的容器适配器是基于其他容器构建的封装类，提供特定接口实现常用数据结构行为。最常见的三个容器适配器是stack、queue和priority_queue。1. stack是后进先出（lifo）结构，默认使用deque实现，基本操作包括push、pop、top、empty和size；只能访问顶部元素，底层可更换为vector或list以优化内存开销。2. queue是先进先出（fifo）结构，默认也使用deque实现，基本操作包括push、pop、front、back、empty和size；适用于广度优先搜索和任务调度等场景，不支持随机访问或查找中间元素。3. priority_queue是内部维护堆结构的适配器，默认为最大堆，基本操作包括push、pop、top、empty和size；可自定义比较逻辑实现最小堆或其他排序方式，底层必须使用支持随机访问的容器如vector或deque；插入和删除复杂度为o(log n)，不能修改中间元素以免破坏堆结构。此外，这三种适配器均不支持迭代器访问，选择合适底层容器和理解其限制对性能至关重要。

在 C++ 中，容器适配器（Container Adaptors）是基于其他容器（如 vector、deque 或 list）构建的封装类，提供了特定接口来实现常用的数据结构行为。最常见的三个容器适配器是 stack、queue 和 priority_queue。它们不提供迭代器访问元素，而是通过特定的操作方式来管理数据。

下面分别介绍这三个适配器的使用方法和注意事项，适合实际编程中快速查阅和应用。

stack：后进先出的数据结构

std::stack 是一个后进先出（LIFO）的容器适配器，默认底层使用 deque 实现，也可以指定为 vector 或 list。

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基本操作包括：

• push()：压入元素到栈顶
• pop()：弹出栈顶元素
• top()：访问栈顶元素（不删除）
• empty()：判断是否为空
• size()：返回元素个数

#include 
std::stack s;
s.push(1);
s.push(2);
int top = s.top();  // 得到 2
s.pop();            // 弹出 2

注意点：

• 栈只能访问顶部元素，不能遍历
• 底层容器可以更换，比如 std::stack> s;
• 如果频繁压栈且内存有限，考虑用 vector 替代默认的 deque，以减少分段内存开销

queue：先进先出的数据结构

std::queue 是一个先进先出（FIFO）的容器适配器，默认也使用 deque 实现。

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基本操作有：

• push()：在队尾添加元素
• pop()：移除队首元素
• front()：访问队首元素
• back()：访问队尾元素
• empty() / size()：同 stack

#include 
std::queue q;
q.push(10);
q.push(20);
int first = q.front();  // 得到 10
q.pop();                // 移除 10

使用建议：

• 常用于广度优先搜索、任务调度等场景
• 默认底层是 deque，性能通常足够好
• 不支持随机访问，也不能直接清空或查找中间元素

priority_queue：带优先级的队列

std::priority_queue 是一个内部维护堆结构的容器适配器，默认是一个最大堆（大根堆），即每次取出的是当前最大的元素。

基本操作包括：

• push()：插入元素并调整堆
• pop()：移除堆顶元素
• top()：访问堆顶元素
• empty() / size()

#include 
std::priority_queue pq;
pq.push(3);
pq.push(1);
pq.push(4);
int max = pq.top();  // 得到 4
pq.pop();

自定义排序方式： 如果你想使用最小堆或者其他比较逻辑，可以通过传入比较函数对象来改变默认行为：

// 最小堆
std::priority_queue, std::greater<>> min_heap;

// 自定义结构体需要重载 operator<
struct Node {
    int val;
    bool operator<(const Node& other) const {
        return val > other.val;  // 小顶堆
    }
};
std::priority_queue heap;

注意细节：

• 插入和删除时间复杂度为 O(log n)
• 底层必须使用支持随机访问的容器，如 vector 或 deque
• 没有 front() / back()，只有 top() 访问堆顶
• 不能修改中间元素，否则会破坏堆结构

总结一下常见误区和技巧

• 不要尝试对 stack、queue 或 priority_queue 使用迭代器，它们本身不支持。
• 选择合适的底层容器很重要，特别是当性能敏感时。
• 优先队列的比较逻辑要小心定义，尤其是结构体类型。
• 如果你需要频繁查找中间值或者动态调整优先级，可能更适合自己实现堆结构或使用 set 等结构。

基本上就这些内容了。这三者都是 STL 提供的封装，使用起来简单，但理解它们的行为和限制才能真正发挥其作用。