今天开始进入栈与队列啦!
文章目录
- 栈与队列理论基础
- 栈
- Leetcode 232-用栈实现队列
- 题目描述
- 解题思路
- Leetcode 225-用队列实现栈
- 题目描述
- 解题思路
首先我们来学习一下栈与队列的基础知识~
栈与队列理论基础
栈与队列的区别是:栈是先进后出,队列是先进先出
栈和队列是 STL(C++ 标准库)中的两个数据结构。
三个最为普遍的 STL 版本:
- HP STL:其他版本的 C++ STL,一般是以 HP STL 为蓝本实现出来的,HP STL 是 C++ STL 的第一个实现版本,而且开放源代码。
- P.J.Plauger STL:由 P.J.Plauger 参照 HP STL 实现出来的,被 Visual C++ 编译器所采用,不是开源的。
- SGI STL:由 Silicon Graphics Computer Systems 公司参照 HP STL 实现,被 Linux 的 C++ 编译器 GCC 所采用,SGI STL 是开源软件,源码可读性甚高。
栈
栈提供 push 和 pop 等接口,所有元素符合先进后出的规则,栈不提供走访功能,也不提供迭代器(iterator),栈不像 set 或者 map 提供迭代器 iterator 来遍历所有的元素。
栈是以底层容器完成其所有的工作,对外提供统一的接口,底层容器是可插拔的(可以控制使用哪种容器实现栈的功能),因此,STL 中栈不被归类为容器,而被归类为 container adaptor(容器适配器)。
由图中栈的结构可知,栈的底层实现可以是 vector,deque 和 list
在常用的 STL 结构 SGI STL 中,如果没有指定底层实现时默认以 deque 为缺省情况下栈的底层结构。
deque 是一个双向队列,只要封住一端,只开通另一端就可以实现
SGI STL 中队列的底层实现在缺省情况下同样是用 deque 实现的。
指定 vector 为栈的底层实现,初始化栈的语句如下:
std::stack<int, std::vector<int>> third; //使用vector为底层容器的栈
以 list 为底层实现,初始化 queue 的语句如下:
std::queue<int, std::list<int>> third;//使用以list为底层容器的队列
同样地,STL 队列也不能被归为容器,而是 container adapter(容器适配器)。
Leetcode 232-用栈实现队列
题目描述
https://leetcode.cn/problems/implement-queue-using-stacks/description/
解题思路
使用栈模拟队列时,我们可以使用 in 和 out 两个栈来模拟,输入栈 push 进队列中的数据,但这个时候没有办法按照队列先进先出的顺序,因此需要一个输出栈,其与输入栈的开口方向相反,以实现 pop 时数据的先进先出
代码实现如下
class MyQueue {
public:
stack<int>stIn;
stack<int>stOut;
MyQueue() {
}
void push(int x) {
stIn.push(x);
}
int pop() {
//首先要判断stOut是否为空
if (stOut.empty()) {
while (!stIn.empty())
{
stOut.push(stIn.top());
stIn.pop();
}
}
int result = stOut.top();
stOut.pop();
return result;
}
int peek() {
int res = this->pop();//直接使用前面已经写好的pop函数,实现函数的复用
stOut.push(res);//将刚刚pop函数弹出的元素添加
return res;
}
bool empty() {
return stIn.empty() && stOut.empty();
}
};
Leetcode 225-用队列实现栈
题目描述
https://leetcode.cn/problems/implement-stack-using-queues/description/
解题思路
使用两个队列模拟栈的过程是,将栈的元素 push 进入主要队列,然后当 pop 时,采用辅助队列将除最后一个元素之外的元素纳入,之后再将主要队列中的剩余的最后一个元素 pop 出来,实现栈的 pop 功能。整体代码如下:
class MyStack {
public:
queue<int>queue1;
queue<int>queue2;
MyStack() {
}
void push(int x) {
queue1.push(x);
}
int pop() {
int size = queue1.size()-1;
while (size--) {
int element = queue1.front();
queue1.pop();
queue2.push(element);
}
int result = queue1.front();
queue1.pop();
queue1 = queue2;
while (!queue2.empty()) {
queue2.pop();
}
return result;
}
int top() {
return queue1.back();
}
bool empty() {
return queue1.empty();
}
};
进一步,我们可以优化解题思路,仅采用一个队列来模拟栈,其思路是将队列内除最后一个元素外的其他元素弹出并重新 push 入队列,这样就实现了队列的第一个元素即栈会弹出的第一个元素:
class MyStack {
public:
queue<int> que;
MyStack() {
}
void push(int x) {
que.push(x);
}
int pop() {
int size = que.size() - 1;
while (size--) {
que.push(que.front());
que.pop();
}
int result = que.front();
que.pop();
return result;
}
int top() {
return que.back();
}
bool empty() {
return que.empty();
}
};