C++ 栈(stack)
文章目录
- C++ 栈(stack)
- 栈的基本介绍
- 栈的算法运用
- 单调栈
- 实战题
- LC例题:[321. 拼接最大数](https://leetcode.cn/problems/create-maximum-number/)
- LC例题:[316. 去除重复字母](https://leetcode.cn/problems/remove-duplicate-letters/)
栈的基本介绍
CPP API: stack
-
一种先进后出(FILO)的数据结构
-
定义:
stack <typedef> stack_name ;
-
我们在初始化一个stack时,其中的类型也可以为标准库类型以及自定义类型,如果想创建一个包含多元素的类型应该如下定义:
// 括号中所用的就是 stack<pair<TreeNode*, int>> treeStack;
函数 | 描述 |
---|---|
(constructor) | 该函数用于构造堆栈容器。 |
empty | 该函数用于测试堆栈是否为空。如果堆栈为空,则该函数返回true,否则返回false。 |
size | 该函数返回堆栈容器的大小,该大小是堆栈中存储的元素数量的度量。 |
top | 该函数用于访问堆栈的顶部元素。该元素起着非常重要的作用,因为所有插入和删除操作都是在顶部元素上执行的。 |
push | 该函数用于在堆栈顶部插入新元素。 |
pop | 该函数用于删除元素,堆栈中的元素从顶部删除。 |
emplace | 该函数用于在当前顶部元素上方的堆栈中插入新元素。 |
swap | 该函数用于交换引用的两个容器的内容。 |
relational operators | 非成员函数指定堆栈所需的关系运算符。 |
uses allocator | 顾名思义,非成员函数将分配器用于堆栈。 |
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
void newstack(stack <int> ss)
{
stack <int> sg = ss;
while (!sg.empty())
{
cout << '\t' << sg.top();
sg.pop();
}
cout << '\n';
}
int main ()
{
stack <int> newst;
newst.push(55);
newst.push(44);
newst.push(33);
newst.push(22);
newst.push(11);
cout << "最新的堆栈是 : ";
newstack(newst);
cout << "\n newst.size() : " << newst.size();
cout << "\n newst.top() : " << newst.top();
cout << "\n newst.pop() : ";
newst.pop();
newstack(newst);
return 0;
}
关于push()和emplace():
-
push()
函数接受一个参数,该参数是要添加到栈顶的元素的副本。 -
当调用
push()
函数时,参数会被复制到栈中,即使元素是通过移动构造函数构造的也会发生复制。 -
emplace()
函数接受的参数是用于构造栈顶元素的参数列表。 -
当调用
emplace()
函数时,参数会被直接传递给栈顶元素的构造函数,避免了额外的复制操作。因此,emplace()
通常比push()
更高效。 -
因此主要区别在于
push()
接受的是元素的值,而emplace()
接受的是元素构造函数的参数列表。emplace()
通常更灵活和高效,特别是当元素是通过移动构造函数构造时。
栈的算法运用
单调栈
栈内排序通常满足“单调递增”、“单调递减”,即栈中元素具备“单调性”
实战题
LC例题:321. 拼接最大数
在这个题目中,我们寻找数组的最大子串时,运用了单调栈的特性。但并非完全单调,以下,仅提供寻找最大子串func部分:
注意:这里的最大子串,指的是数组截选出来的子数组中元素相对位置不改变
vector<int> MaxSubNums(vector<int>& nums, int n)
{
// 如果为空,不用遍历
if (n == 0) {
return {};
}
stack<int> resStack;
int pos = 0;
while (pos < nums.size()) {
// 余下+当前大小 > 目标大小
if ((resStack.size() + nums.size() - pos) == n) break;
// 如果栈为空
if (resStack.empty()) {
resStack.push(nums[pos]);
pos++;
continue;
}
// 如果栈满了 且大于栈顶
if (resStack.size() == n) {
if (nums[pos] > resStack.top()) {
resStack.pop();
continue;
}
else {
pos++;
}
}
if (resStack.size() < n) {
// 小于等于,直接push
if (nums[pos] <= resStack.top()) {
resStack.push(nums[pos]);
pos++;
}
else {
resStack.pop();
}
}
}
while (resStack.size() < n && pos < nums.size()) {
resStack.push(nums[pos]);
pos++;
}
vector<int> result;
while (!resStack.empty()) {
result.push_back(resStack.top());
resStack.pop();
}
std::reverse(result.begin(), result.end());
return result;
}
LC例题:316. 去除重复字母
题目:给你一个字符串 s
,请你去除字符串中重复的字母,使得每个字母只出现一次。需保证 返回结果的字典序最小(要求不能打乱其他字符的相对位置)。
解法:因为要使结果为字典序最小,我们利用单调栈性质,使其从底至上为升序(非完全)
我们需要一个map(strCount)用于记录余下字符串中,某字符剩余多少
还需要一个set用于记录栈中已存在哪些元素
遍历字符串,入栈规则:
- 首先:strCount[cur]–
1、若当前字符cur已在栈中,略过,
2、若当前字符cur未在栈中:
- cur > stack.top() || stack.empty() ,跳到第3步。
- cur < stack.top()
- 如果栈顶元素之后还会出现,弹出
- 循环上述操作,直到
栈空
或者cur > stack.top()
或者栈顶元素在之后不再出现
,结束循环
- 入栈,并在set中记录
遍历完字符串后,栈底到栈顶的元素拼起来就是最终答案。
class Solution
{
public:
string removeDuplicateLetters(string s)
{
// 判断该字符余下还有多少个
unordered_map<char, int> strCount;
// 判断栈中是否包含这个元素,如果有就不可以push
unordered_set<char> inStack;
for (auto c : s)
{
strCount[c]++;
}
// 单调栈,保持从栈底往上升序(非完全)
stack<char> strStack;
for (auto c : s)
{
// 当前字符剩余个数减1
strCount[c]--;
// 栈中已有该元素,遍历下一个
if (inStack.count(c) != 0)
continue;
// 如果当前栈不为空 且 当前元素大于栈顶元素,且栈顶元素在剩余字符中还会出现
while (!strStack.empty() && c < strStack.top() && strCount[strStack.top()] > 0)
{
inStack.erase(strStack.top());
strStack.pop();
}
// 入栈
strStack.push(c);
// 记录该元素已经在栈中出现过
inStack.insert(c);
}
string ans = "";
while (!strStack.empty())
{
ans = strStack.top() + ans;
strStack.pop();
}
return ans;
}
};