容器的 front、back 及操作方向

1.1vector（動態數組）

結構：連續內存塊，支持快速隨機訪問。
操作方向：
front：第一個元素（索引 0）。
back：最后一個元素（索引 size() - 1）。
push_back()：在尾部插入元素。
pop_back()：從尾部刪除元素。
不支持頭部操作（如 push_front() 或 pop_front()）。

#include <vector>
vector<int> v = {10, 20, 30};v.push_back(40);  // 尾部插入 → [10,20,30,40]
v.pop_back();     // 尾部刪除 → [10,20,30]/*圖示如下入隊方向 →→→→→→→→→→
front → [10][20][30] ← back↑     ↑push_back/pop_back出隊方向←←←←←←←←←←←
*/

1.2queue（隊列，FIFO）

結構：默認基于 deque 實現的容器適配器，嚴格遵循先進先出。
操作方向：
front：隊列頭部（最早插入的元素）。
back：隊列尾部（最新插入的元素）。
push()：在尾部插入元素。
pop()：從頭部刪除元素。

#include <queue>
queue<int> q;q.push(10);  // 隊列 → [10]
q.push(20);  // 隊列 → [10,20]
q.pop();     // 刪除頭部 → [20]
/*圖示如下入隊方向 →→→→→→→→→→[10][20][30][40][50]↑               ↑front           back
出隊方向 →→→→→→→→→→
*/

1.3list（雙向鏈表）

結構：由雙向鏈表節點構成，每個節點包含前后指針。
操作方向：
front：鏈表頭部（第一個節點）。
back：鏈表尾部（最后一個節點）。
push_front()：在頭部插入元素。
push_back()：在尾部插入元素。
pop_front()：刪除頭部元素。
pop_back()：刪除尾部元素。

#include <list>
list<int> lst = {20, 30};lst.push_front(10);  // 頭部插入 → [10,20,30]
lst.push_back(40);   // 尾部插入 → [10,20,30,40]
lst.pop_front();     // 刪除頭部 → [20,30,40]
lst.pop_back();      // 刪除尾部 → [20,30]
/*圖示如下
front → [10] <-> [20] <-> [30] ← back↑                     ↑push_front/pop_front  push_back/pop_back
*/

堆（Heap）和棧（Stack）的底層實現

2.1 內存中的堆和棧

• 堆（Heap）：動態分配的內存區域，由程序員手動管理（new/malloc）。
  底層實現：由操作系統內存管理器通過復雜數據結構（如空閑鏈表、內存池）管理，與容器無關。
• 棧（Stack）：函數調用時的自動內存區域，存儲局部變量和函數參數。
  底層實現：由編譯器通過調整棧指針（SP）直接管理，內存分配高效且嚴格遵循LIFO。

2.2 數據結構中的堆和棧

• 棧（Stack容器）：后進先出（LIFO）的容器適配器。
  底層實現：默認基于 deque，也可用 vector 或 list。
• 堆（優先隊列，Priority Queue）：元素按優先級出隊（通常用堆數據結構實現）。
  底層實現：默認基于 vector 的二叉堆（完全二叉樹）。

關鍵結論：

• 堆（內存）和棧（內存） 是操作系統管理的內存區域，不與容器直接關聯。
• 棧容器（LIFO） 默認基于 deque，優先隊列（堆） 默認基于 vector 的二叉堆實現。