【C++】模拟实现stack

news2024/11/25 20:21:06

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一.了解项目功能

📌了解stack官方标准

📌了解模拟实现stack

二.逐步实现项目功能模块及其逻辑详解

📌实现stack成员变量

📌实现push()函数

📌实现pop()函数

📌实现top()函数

📌实现size()函数

📌实现empty()函数

四.项目完整代码

test.cpp文件

Stack.h文件

结语

一.了解项目功能

📌了解stack官方标准

       在本次项目中我们的目标是模拟实现一个stack,先一起看一下C++标准文档中stack的定义:cplusplus : C++ stack标准文档https://legacy.cplusplus.com/reference/stack/stack/?kw=stack

        总结一下:

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。
stack是作为容器适配器被实现的，容器适配器即是对特定类封装作为其底层的容器，并提供一组特定的成员函数来访问其元素，将特定类作为其底层的，元素特定容器的尾部(即栈顶)被压入和弹出。

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：

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。

更多有关数据结构——栈相关的基础知识可以移步:【数据结构】什么是栈?https://blog.csdn.net/weixin_72357342/article/details/134603985?spm=1001.2014.3001.5502 文章目录如下:

📌了解模拟实现stack

        在本次项目中我们的目标是实现一个stack容器适配器:

        该stack容器适配器底层可以使用vector或list来实现,但是单独分别使用vector或list来实现一个栈太过麻烦,我们不如借助模板来一次性实现既可以使用顺序底层的栈,又可以实现链式底层的栈:

        stack提供的功能有:

push()
pop()
top()
size()
empty()

二.逐步实现项目功能模块及其逻辑详解

通过第一部分对项目功能的介绍，我们已经对stack的功能有了大致的了解，虽然看似需要实现的功能很多，貌似一时间不知该如何下手，但我们可以分步分模块来分析这个项目的流程，最后再将各部分进行整合，所以大家不用担心，跟着我一步一步分析吧！

！！！注意，该部分的代码只是为了详细介绍某一部分的项目实现逻辑，故可能会删减一些与该部分不相关的代码以便大家理解，需要查看或拷贝完整详细代码的朋友可以移步本文第四部分。

📌实现stack成员变量

因为stack的底层是用vector或list来实现的,所以我们只需要定义一个vector或list成员变量即可.但因为我们选择将stack写成类模板,所以这里成员变量的类型是模板类型.

其实可以理解为stack的底层就是一个vector或list,但我们通过类的特性,对vector或list进行进一步的封装,使其行为符合stack的行为,就完成了一个stack类.

该部分功能实现代码如下:

namespace mfc
{
	//容器适配器
	template<class T, class Container = vector<T>>//栈底层是拿什么实现的(vector和list)
	//模板也可以给缺省参数
	class stack
	{
	public:
		//成员函数
        //......

	private:
        //成员变量
		Container _con;

	};
}

📌实现push()函数

stack的push()就是在容器尾部插入一个元素,因为底层的vector或list都实现有尾插函数push_back(),所以我们直接调用就可以,代码如下:

void push(const T& x)
{
	_con.push_back(x);
}

📌实现pop()函数

stack的pop()函数就是在容器尾部删除一个元素,同样vector和list有实现pop_back()函数,我们直接调用即可,代码如下:

void pop()
{
	_con.pop_back();
}

📌实现top()函数

stack的top()函数就是获取容器尾部的元素,vector和list都有实现back()函数,我们可以直接调用,代码如下:

T& top()
{
	return _con.back();
}

📌实现size()函数

stack()的size()函数同样可以直接调用底层容器的size()函数,代码如下:

size_t size()
{
	return _con.size();
}

📌实现empty()函数

stack()的empty()函数同样可以直接调用底层容器的empty()函数,代码如下:

bool empty()
{
	return _con.empty();
}

四.项目完整代码

因为模板定义和声明不能分离,所以我们将程序运行的代码分别在两个工程文件中编辑,完整代码如下:

test.cpp文件

#include<iostream>
#include<list>
#include<vector>
using namespace std;

#include"Stack.h"

int main()
{
	mfc::test_stack();
	return 0;
}

Stack.h文件

#pragma once

namespace mfc
{
	//容器适配器
	template<class T, class Container = vector<T>>//栈底层是拿什么实现的(vector和list)
	//模板也可以给缺省参数
	class stack
	{
	public:
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}

		void pop()
		{
			_con.pop_back();
		}

		T& top()
		{
			return _con.back();
		}

		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}

		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}

	private:
		Container _con;

	};
	void test_stack()
	{
		stack<int> st1;//不传参,默认是顺序栈
		st1.push(1);
		st1.push(2);
		st1.push(3);
		st1.push(4);
		while (!st1.empty())
		{
			cout << st1.top() << " ";
			st1.pop();
		}
		cout << endl;

		stack<int, list<int>> st2;
		st2.push(1);
		st2.push(2);
		st2.push(3);
		st2.push(4);
		while (!st2.empty())
		{
			cout << st2.top() << " ";
			st2.pop();
		}
		cout << endl;
	}
}

测试效果: