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前言

灵魂四问：

1、C++中stack，queue 是容器么？
答：不是，而是容器适配器。

2、我们使用的stack，queue是STL（C++标准库）里面的两个数据结构，是哪个版本？
答：SGI STL。

3、我们使用的STL中stack，queue是如何实现的？
答：默认是以deque为缺省情况下的底层结构。

4、stack，queue 提供迭代器来遍历空间么？
答：不提供。

相信不仅仅是C++中有这些问题，那么大家使用其他编程语言，也可以考虑一下这四个问题，栈和队列是如何实现的。

栈与队列是我们熟悉的不能再熟悉的数据结构，但它们的底层实现，很多同学都比较模糊，这其实就是基础所在。

可以出一道面试题：栈里面的元素在内存中是连续分布的么？

这个问题有两个陷阱：

陷阱1：栈是容器适配器，底层容器使用不同的容器，导致栈内数据在内存中是不是连续分布。
陷阱2：缺省情况下，默认底层容器是deque，那么deque的在内存中的数据分布是什么样的呢？ 答案是：不连续的，下文也会提到deque。

一、基础

栈和队列是STL（C++标准库）里面的两个数据结构。

1.1 stack

stack<int> sta;
sta.pop();
sta.push(x);
x = sta.top();

先进后出（弹夹）
栈提供 push 和 pop 等等接口，所有元素必须符合先进后出规则，所以栈不提供走访功能，也不提供迭代器(iterator)。 不像是 哈希set 或者 哈希map 提供迭代器iterator来遍历所有元素。

STL中stack往往不被归类为容器，而被归类为container adapter（容器适配器）。

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（也就是说我们可以控制使用哪种容器来实现栈的功能）。
那 STL 中栈是用什么容器实现的？从下图中可以看出，栈的内部结构，栈的底层实现可以是vector，deque，list 都是可以的， 主要就是数组和链表的底层实现。

我们常用的SGI STL，如果没有指定底层实现的话，默认是以deque为缺省情况下栈的底层结构。
deque是一个双向队列，只要封住一段，只开通另一端就可以实现栈的逻辑了。

我们也可以指定vector为栈的底层实现，初始化语句如下：
std::stack<int, std::vector<int> > third; // 使用vector为底层容器的栈

1.2 queue

queue<int> que;
que.pop();
que.push(x);
x = que.front();

先进先出
STL queue也不被归类为容器，而被归类为container adapter（ 容器适配器）。

队列中先进先出的数据结构，同样不允许有遍历行为，不提供迭代器，SGI STL中队列一样是以deque为缺省情况下的底部结构。

也可以指定list 为起底层实现，初始化queue的语句如下：
std::queue<int, std::list<int>> third; // 定义以list为底层容器的队列

二、题

2.1 232 用栈实现队列

思路：
1、使用两个栈，一个stIn、一个stOut
2、只有当stOut为空的时候，再从stIn里导入数据（导入stIn全部数据）
3、peek()的实现，直接复用了pop()，功能相近的函数要抽象出来，不要大量的复制粘贴

class MyQueue {
public:
    stack<int> stIn;
    stack<int> stOut;
    /** Initialize your data structure here. */
    MyQueue() {

    }
    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        stIn.push(x);
    }

    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    int pop() {
        // 只有当stOut为空的时候，再从stIn里导入数据（导入stIn全部数据）
        if (stOut.empty()) {
            // 从stIn导入数据直到stIn为空
            while(!stIn.empty()) {
                stOut.push(stIn.top());
                stIn.pop();
            }
        }
        int result = stOut.top();
        stOut.pop();
        return result;
    }

    /** Get the front element. */
    int peek() {
        int res = this->pop(); // 直接使用已有的pop函数
        stOut.push(res); // 因为pop函数弹出了元素res，所以再添加回去
        return res;
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    bool empty() {
        return stIn.empty() && stOut.empty();
    }
};

2.2 225 用队列实现栈

重点思路：
使用一个que即可，每次需要pop时，把que中的尾巴移动到front即可。

class MyStack {
public:
    queue<int> que;
    MyStack() {

    }
    
    void push(int x) {
        que.push(x);
    }
    
    int pop() {
        for(int i = 0; i < que.size()-1; ++i){
            int temp = que.front();
            que.pop();
            que.push(temp);
        }
        int temp = que.front();
        que.pop();
        return temp;
    }
    
    int top() {
        int temp = this->pop();
        que.push(temp);
        return temp;
    }
    
    bool empty() {
        return que.empty();
    }
};

2.3 20 有效的括号

括号匹配是使用栈解决的经典问题。
注意，本题“{ ( [ ) ] }”这种用例，出现为false（虽然他的左括号能够找到相应的右括号）

bool isValid(string s) {
        if (s.size() % 2 != 0) return false; // 如果s的长度为奇数，一定不符合要求
        stack<char> st;
        for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
            if (s[i] == '(') 
                st.push(')');
            else if (s[i] == '{') 
                st.push('}');
            else if (s[i] == '[') 
                st.push(']');
            // st中，只输入左括号对应的右括号
            
            // 如果到下面elseif说明此时s[i]为右括号
			// 此时st为空，直接false；或s[i]对不上前面的左括号，返回空
            else if (st.empty() || st.top() != s[i]) 
                return false;
            // st.top() 与 s[i]相等，栈弹出元素
            else if(st.top() == s[i])
                st.pop(); 
        }
        // 遍历完s了，检查st是否为空
        return st.empty();
}

2.4 1047 删除字符串中的所有相邻重复项

string removeDuplicates(string S) {
        string res;
        for(char s : S){
            if(res.empty() || res.back() != s) {
                res.push_back(s);
            }else{
                res.pop_back();
            }
        }
        return res;
    }

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