💞💞 前言
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目录
- 💞💞 前言
- 1.stack和queue简介
- 2.stack模拟实现
- ✨stack实现代码
- ✨stack测试代码
- 3.queue模拟实现
- ✨queue实现代码
- ✨queue测试代码
- 4.结语
1.stack和queue简介
C++中的stack（栈）和queue（队列）是两种常见的数据结构，用于存储和管理数据。
栈是一种先进后出（LIFO）的数据结构，类似于我们平时堆叠的一摞书，只能在顶部进行操作。在C++中，可以使用std::stack模板类来创建栈。栈的主要操作包括压入（push）元素到栈顶、弹出（pop）栈顶元素以及获取栈顶元素等。
队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，类似于排队等候的人群，新元素插入队尾，最早插入的元素在队头。在C++中，可以使用std::queue模板类来创建队列。队列的主要操作包括插入（push）元素到队尾、删除（pop）队头元素以及获取队头元素等。
如下图所示：
stack和queue都有自己的特点和适用场景。栈常用于实现递归算法、表达式求值和括号匹配等问题，而队列常用于实现广度优先搜索（BFS）算法、任务调度和缓冲区管理等问题。
在C++中，stack和queue都是基于deque（双端队列）实现的，默认使用deque容器作为底层数据结构。此外，C++还提供了其他数据结构，如priority_queue（优先队列）和deque（双端队列），可以根据具体需求选择合适的数据结构来解决问题。
2.stack模拟实现
| stack函数 | 作用 |
|---|---|
| push | 尾插（栈顶入栈） |
| pop | 尾删（栈顶出栈） |
| top | 获取栈顶元素(也就是尾部元素) |
| const top | 给const对象使用 |
| size | 栈中元素个数 |
| empty | 判断栈是否为空 |
stack模拟实现我们就可以使用之前学习过的vector或者list容器来实现，可以创建一个类模板，除了数据的类型可以改变，其使用的容器也可以改变，代码如下：
template<class T, class Con = deque<T>>
这样我们只需要传入数据类型以及使用的容器类型就可以确定stack是使用什么容器来实现存储和管理数据了🥳🥳，默认传入的是deque容器(给的是缺省值)
deque（双端队列）是C++标准库中的一种容器，它可以在两端进行插入和删除操作。deque的全称是double-ended queue，它融合了向量（vector）和双向链表（doubly linked list）的特性。
使用deque记得包含头文件#include<deque>
✨stack实现代码
#pragma once
using namespace std;
#include<iostream>
#include<deque>
#include<vector>
namespace tutu_stack
{
template<class T, class Con = deque<T>>
class stack
{
public:
stack()
{
//使用自定义类型默认的构造函数即可
}
//尾插
void push(const T& x)
{
_c.push_back(x);
}
//尾删
void pop()
{
_c.pop_back();
}
//取栈顶元素
T& top()
{
return _c.back();
}
const T& top()const
{
return _c.back();
}
//栈中元素个数
size_t size()const
{
return _c.size();
}
//判断栈是否为空
bool empty()const
{
return _c.empty();
}
private:
Con _c;
};
}
stack的构造，因为是使用STL标准库里的容器来实现，所以我们只需要调用标准库里给的构造函数即可，因为类的默认构造会自动调用自定义类型的默认构造，所以这里的默认构造可以不写，栈是使用标准库里的容器来存储数据的，所以不需要手动实现拷贝
✨stack测试代码
//测试代码
void test_stack()
{
stack<int,vector<int>> s;
s.push(1);
s.push(2);
s.push(3);
s.push(4);
while (!s.empty())
{
cout << s.top() << " ";
s.pop();
}
}
注意测试代码要包含在自己的命名空间中哦，我们这里显示的将容器给了vector来存储数据，记得要包含vector的头文件
#include<vector>
3.queue模拟实现
queue的实现与vector非常类似
| queue函数 | 作用 |
|---|---|
| push | 队尾入队列 |
| pop | 队头出队列 |
| front | 获取队头元素 |
| const front | const对象使用 |
| back | 获取队尾元素 |
| const back | const对象使用 |
| size | 获取队列元素个数 |
| empty | 判断队列是否为空 |
| swap | 交换两个队列 |
与stack类似，它也使用了类模板 template<class T, class Container = std::deque<T>>并给了缺省值，使用deque（双端队列），同样其构造函数也不需要写，直接调用自定义类型的默认构造即可，队列是使用标准库里的容器来存储数据的，所以不需要手动实现拷贝
✨queue实现代码
using namespace std;
#include<iostream>
#include<deque>
#include<vector>
#include<list>
namespace tutu_queue
{
template<class T, class Container = std::deque<T>>
class queue
{
public:
//队尾入队列
void push(const T& x)
{
_c.push_back(x);
}
//队头出队列
void pop()
{
_c.pop_front();
}
//获取队头元素
T& front()
{
return _c.front();
}
const T& front() const
{
return _c.front();
}
//获取队尾元素
T& back()
{
return _c.back();
}
const T& back() const
{
return _c.back();
}
//获取队列中有效元素个数
size_t size() const
{
return _c.size();
}
//判断队列是否为空
bool empty() const
{
return _c.empty();
}
//交换两个队列中的数据
void swap(queue<T, Container>& q)
{
_c.swap(q._c);
}
private:
Container _c;
};
}
✨queue测试代码
//测试代码
//使用list容器
void test_queue2()
{
queue<int, list<int>> q;
q.push(1);
q.push(2);
q.push(3);
q.push(4);
while (!q.empty())
{
cout << q.front() << " ";
q.pop();
}
}
测试代码要在自己的命名空间里面，使用list容器记得要包头文件
#include<list>
结果如下：
这里注意不能使用vector容器，因为vector没有pop_front()这个函数，除非使用erase删除第一个元素，但是这样需要挪动数据，效率很低，所以一般不使用vector作为容器
4.结语
栈和队列是常用的数据结构，可以使用数组或链表来实现，这里我们提了一种类模板，方便我们传入要实现的容器。使用栈和队列非常方便，它们具有高效的性能和覆盖各种操作的方法。可以根据需要调用相关函数来完成相关的操作。以上就是今天所有的内容啦~ 完结撒花~ 🥳🎉🎉
