1. stack的介绍和使用

1.1 stack的介绍

1. stack是一种容器适配器，专门用在具有后进先出操作的上下文环境中，其删除只能从容器的一端进行元素的插入与提取操作。
2. stack类被实现为容器适配器，stack类使用特定容器类的封装对象作为其底层容器，提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素只能从特定容器的栈顶被推或者弹出。
3. stack的底层容器可以是任何标准的容器类模板或者一些其他特定的容器类，这些容器类应该支持以下操作：

• empty：判空操作
• back：获取尾部元素操作
• push_back：尾部插入元素操作
• pop_back：尾部删除元素操作

4. 标准容器vector、deque、list均符合这些需求，默认情况下，如果没有为stack指定特定的底层容器，默认情况下使用deque。
   

1.2 stack的使用

函数说明	接口说明
stack()	构造空的栈
empty()	检测stack是否为空
size()	返回stack中元素的个数
top()	返回栈顶元素的引用
push()	将元素val压入stack中
pop()	将stack中尾部的元素弹出

1.3 几个比较经典的oj题

最小栈
思路:
设置两个栈st和minst，st正常插入数据，minst插入当前所有数据中最小的值
当st插入的数据比最小的值(minst.top())还小的时候，才将这个数插入到minst中。
代码：

class MinStack {
public:
    MinStack() {//把它删掉或者不删都可以，对于自定义类型成员 ,默认构造函数 会自动调用它的构造函数

    }
    
    void push(int val) {
        _st.push(val);

        if(_minst.empty())
        {
            _minst.push(val);
        }
        else if(val<=_minst.top())
        {
            _minst.push(val);
        }
        
    }
    
    void pop() {
        if(!_minst.empty())
        {
            if(_minst.top()==_st.top())
            {
                _minst.pop();
            }

            _st.pop();
        }
        
    }
    
    int top() {
       return _st.top();
    }
    
    int getMin() {
        return _minst.top();
    }

    stack<int> _st;
    stack<int> _minst;
};

栈的压入、弹出序列
思路：
模拟出栈

1、定义一个栈s，然后将入栈序列先入栈
从1开始入栈，然后紧接着让s的栈顶元素也就是1跟出栈序列的第一个数比较，

• 若相等就出栈，同时更新出栈序列要比较的值，也就是下一次就和出栈序列的第二个数作比较，以此类推；
• 若不相等，入栈序列继续入栈。

最后如果s里还有元素，那么就说明入栈序列和出栈序列不匹配。
如果s里没有元素，说明入栈序列和出栈序列匹配。
代码：

class Solution {
  public:
    bool IsPopOrder(vector<int> pushV, vector<int> popV) {
        stack<int> s;
        int count = 0;
        for (auto hv : pushV) {
            s.push(hv);
            while (!s.empty() && s.top() == popV[count]) {

                s.pop();
                count++;

                // if (count == popV.size())
                //     break;
            }

        }
        return s.empty();
    }
};

逆波兰表达式求值
逆波兰表达式，也叫做后缀表达式，一般我们见到的是3+4*5这样的叫做中缀表达式，要考虑运算符优先级。转化为中缀表达式就是3 4 5 * +，计算规则是如果遇到操作符，就取它最近的两个操作数运算即可，这样的好处就是不需要考虑运算符优先级了。
代码思路：创建一个int类型的栈s，然后遍历所给vector。遇到操作数的话，由于此题给的操作数是string类型的，那么就需要用stoi将其转化为int类型，然后插入到栈s中；如果遇到操作符，取栈顶元素one和栈顶的下一个元素two计算，因为two比one要先入栈，所以two是第一个操作数，one是第二个操作数，然后将计算结果再插入到栈s中。直到遍历完整个vector数组，最后s中留下的最后一个元素就是所求答案。
代码：

class Solution {
public:
    int evalRPN(vector<string>& tokens) {
        stack<int> s;

        for(auto t:tokens)
        {
            if(t=="+"||t=="-"||t=="*"||t=="/")
            {
                int one=s.top();
                s.pop();
                int two=s.top();
                s.pop();

                if(t=="+")
                {
                    s.push(two+one);
                }
                if(t=="-")
                {
                    s.push(two-one);
                }if(t=="*")
                {
                    s.push(two*one);
                }if(t=="/")
                {
                    s.push(two/one);
                }
            }

            else
            {
                int tmp=stoi(t);
                s.push(tmp);
            }

        }
        
        return s.top();

    }
};

2. queue的介绍和使用

2.1 queue的介绍

1. 队列是一种容器适配器，专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作，其中从容器一端插入元素，另一端提取元素。
2. 队列作为容器适配器实现，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从队尾入队，从队头出队。
3. 底层容器可以是标准容器类模板之一，也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作:

• empty：检测队列是否为空
• size：返回队列中有效元素的个数
• front：返回队头元素的引用
• back：返回队尾元素的引用
• push_back：在队列尾部入队列
• pop_front：在队列头部出队列

4. 标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下，如果没有为queue实例化指定容器类，则使用标准容器deque。
   

2.2 queue的使用

函数声明	接口说明
queue()	构造空的队列
empty()	检测队列是否为空，是返回true，否则返回false
size()	返回队列中有效元素的个数
front()	返回队头元素的引用
back()	返回队尾元素的引用
push()	在队尾将元素val入队列
pop()	将队头元素出队列

3. 容器适配器

3.1 什么是适配器

适配器是一种设计模式(设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结)，该种模式是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。

3.2 STL标准库中stack和queue的底层结构

虽然stack和queue中也可以存放元素，但在STL中并没有将其划分在容器的行列，而是将其称为容器适配器，这是因为stack和队列只是对其他容器的接口进行了包装，STL中stack和queue默认使用deque。

3.3 deque的简单介绍(简单介绍)

3.3.1 deque的原理介绍

deque(双端队列)：是一种双开口的"连续"空间的数据结构，双开口的含义是：可以在头尾两端进行插入和删除操作，且时间复杂度为O(1)，与vector比较，头插效率高，不需要搬移元素；与list比较，空间利用率比较高。

deque并不是真正连续的空间，而是由一段段连续的小空间拼接而成的，实际deque类似于一个动态的二维数组，双端队列底层是一段假象的连续空间，实际是分段连续的，为了维护其“整体连续”以及随机访问的假象，落在了deque的迭代器身上，因此deque的迭代器设计就比较复杂。

3.3.2 deque的缺陷

与vector比较，deque的优势是：头部插入和删除时，不需要搬移元素，效率特别高，而且在扩容时，也不需要搬移大量的元素，因此其效率是比vector高的。
与list比较，其底层是连续空间，空间利用率比较高，不需要存储额外字段。
但是deque有一个致命缺陷：不适合遍历，因为在遍历时，deque的迭代器要频繁的去检测其是否移动到某段小空间的边界，导致效率低下，而序列式场景中，可能需要经常遍历，因此在实际中，需要线性结构时，大多数情况下优先考虑vector和list，deque的应用并不多，而目前能看到的一个应用就是，STL用其作为stack和queue的底层数据结构。

3.4 为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器

stack是一种后进先出的特殊线性数据结构，因此只要具有push_back()和pop_back()操作的线性结构，都可以作为stack的底层容器，比如vector和list都可以；
queue是先进先出的特殊线性数据结构，只要具有push_back和pop_front操作的线性结构，都可以作为queue的底层容器，比如list。
但是STL中对stack和queue默认选择deque作为其底层容器，主要是因为：

1. stack和queue不需要遍历(因此stack和queue没有迭代器)，只需要在固定的一端或者两端进行操作。
2. 在stack中元素增长时，deque比vector的效率高(扩容时不需要搬移大量数据)；queue中的元素增长时，deque不仅效率高，而且内存命中率高。结合了deque的优点，而完美的避开了其缺陷。

3.5 对于stack和queue的模拟实现

stack和queue的模拟实现代码链接