这篇主要讲栈(stack)和队列(queue),实际要学习的数据结构有三个:stack、queue、priority_queue
这些数据结构已经不属于容器了,而是容器适配器。
list的第二个参数是空间配置器,支持申请空间;而list和queue的第二个参数是一个叫Container的。具体是啥先不管。
看看queue和stack的说明:
由图可知,stack和queue不是自己实现的而是通过包装容器改造的。
queue的全部函数接口:
stack的全部函数接口:
stack和queue连拷贝构造和析构都没有,因为默认生成的就够用,这点也和它是容器适配器有关:
简单应用:
分别打印出:4 3 2 1 和 1 2 3 4
介绍一下优先级队列:priority_queue
heap意思是堆,priority_queue本质上就是一个堆,不是相似于堆。默认是一个大堆。
priority_queue的全部函数接口:
priority_queue的简单应用:
结果打印:8 6 5 2 1
在返回上面函数声明的部分,有一个很奇怪的点,默认传的仿函数为less,默认为大堆应该是greater才对。这里就理解成剩下的越来越小吧。仿函数的传递规则没有统一。
比如sort,排升序传less,排降序传greater。
如果要实现小堆应该这样:
greater是库里写好的仿函数,要包头文件:#include<functional>
栈的例题,力扣:栈的压入,弹出序列(题解写的不好,推荐自己练练)
实现思路:
用一个栈,模拟出栈的压入,弹出,用变量popi指代应当出栈的位置,每次入栈后和第二序列中popi指向的内容进行比较,如果相等,popi后移一位,栈出栈,再次比较,直到不相等,或者第二序列结束;如果不相等,则代表数据还没有入栈,继续入栈。当入栈序列遍历结束后,如果栈内为空,则代表第二个序列可以为栈的弹出序列。如果栈内不为空,则代表出栈顺序不对,第二序列不为栈的弹出序列。
代码如下:
栈的例题,力扣:逆波兰表达式求值
逆波兰表达式又叫后缀表达式,用于计算器底层原理。正常见到的表达式是中缀表达式,即1+1+1+1。转换为后缀表达式后为:1 1 + 1 + 1 +。因为表达式的运算涉及到优先级问题(1+2*3,在读取到1+2时不能进行运算,因为后面可能有优先级更高的运算符),最底层的计算机只能顺序执行,所以中缀表达式要转换为后缀表达式后计算机才能进行运算。不过本题只需要对后缀表达式进行运算就可以了,不需要对中缀表达式进行转换。
解决思路:遇到数字,入栈;遇到操作符,连续取出栈的顶层两个元素,进行运算,运算结果继续入栈。运算的时候左右操作数不能随便设置,因为/和-有左右操作数要求。
代码如下:
下面介绍一下中缀表达式是如何转换成后缀表达式的
首先创建两个存储对象,一个为栈,存储操作符;一个为顺序储存对象,储存最终的后缀表达式。
遍历中缀表达式,遇到数字就存入后缀表达式,遇到运算符就和栈顶元素比较,如果栈顶元素没有或者比遍历到的运算符优先级低,遍历到的运算符就入栈;如果栈顶运算符比遍历到的运算符优先级高或者一样,就将栈顶运算符存入后缀表达式,栈顶运算符出栈,循环比较,直到栈内为空,或者栈顶运算符优先级比遍历到的优先级低,遍历到的运算符入栈。遍历结束,将栈内的运算符全部出栈,存入到后缀表达式中。
对运算符的操作和相邻的两个运算符有关。
以1 + 2 * 3 / 4 - 5为例(最好通过画图辅助理解):遍历到1,存入后缀表达式,遍历到+,栈内为空,入栈,遍历到2,存入后缀表达式,遍历到*,和栈顶的+比较,入栈,遍历到3存入后缀表达式,遍历到/,和栈顶的*比较,*出栈,存入后缀表达式,/入栈,遍历到4存入后缀表达式,遍历到-,和栈顶的/比较,/出栈,存入后缀表达式,再和栈顶的+比较,+出栈,存入后缀表达式,此时栈内为空。-入栈,遍历到5,存入后缀表达式,遍历结束,栈内元素全部出栈。存入后缀表达式,最终后缀表达式为:1 2 3 * 4 / + 5 - 。运算验证一下,开始遇到*,栈内为1 2 3,即2*3运算,运算结束后栈内为1 6,然后遇到/,栈内为1 6 4,运算结束后为1 1,然后遇到+,运算结束栈内为2,遇到-,栈内为2 5,运算结束后栈内为-3。1 + 2 * 3 / 4 - 5的结果也是-3。
如果要考虑括号部分,就需要有一个标识变量flag来确定是否进入括号内,如果进入,则要认为此时的运算符优先级很高,需要入栈。