一、栈(Stack)理论基础
1.1 栈的基本特性
栈是一种后进先出(LIFO, Last In First Out)的数据结构,操作只在栈顶进行。
// 栈的基本操作stack<int>st;st.push(1);// 入栈st.push(2);inttop=st.top();// 查看栈顶元素:2st.pop();// 出栈,移除2boolempty=st.empty();// 判断栈是否为空1.2 C++中栈的实现原理
重要概念:栈在C++中不是容器,而是容器适配器(container adapter)
// C++中栈的底层实现std::stack<int>st1;// 默认使用deque作为底层容器std::stack<int,std::vector<int>>st2;// 指定vector作为底层容器std::stack<int,std::list<int>>st3;// 指定list作为底层容器栈的底层容器选择:
- deque(默认):双向队列,内存非连续
- vector:动态数组,内存连续
- list:双向链表,内存非连续
1.3 STL栈的实现版本
| STL版本 | 特点 | 使用场景 |
|---|---|---|
| HP STL | 第一个实现版本,开源 | 历史学习 |
| PJ.Plauger STL | Visual C++采用,不开源 | Windows开发 |
| SGI STL | GCC采用,开源,可读性高 | Linux开发 |
SGI STL中栈的关键特性:
- 不提供迭代器(不能遍历)
- 不支持随机访问
- 对外提供统一接口,底层可插拔
二、队列(Queue)理论基础
2.1 队列的基本特性
队列是一种先进先出(FIFO, First In First Out)的数据结构。
// 队列的基本操作queue<int>q;q.push(1);// 入队q.push(2);intfront=q.front();// 查看队首元素:1q.pop();// 出队,移除1boolempty=q.empty();// 判断队列是否为空2.2 C++中队列的实现原理
队列也是容器适配器
// C++中队列的底层实现std::queue<int>q1;// 默认使用deque作为底层容器std::queue<int,std::list<int>>q2;// 指定list作为底层容器队列的底层容器要求:
- 必须支持
push_back()(入队) - 必须支持
pop_front()(出队) - 必须支持
front()(查看队首)
2.3 常见问题解答
Q1:栈/队列是容器吗?
A:不是。它们是容器适配器,底层使用其他容器实现。
Q2:栈/队列支持遍历吗?
A:不支持。它们不提供迭代器,只能通过pop()逐个访问。
Q3:栈/队列在内存中连续吗?
A:取决于底层容器。默认用deque,内存不连续;如果用vector则连续。
三、栈与队列的相互实现
3.1 用栈实现队列(LeetCode 232)
classMyQueue{private:stack<int>stIn;// 输入栈stack<int>stOut;// 输出栈public:MyQueue(){}// 入队:直接压入输入栈voidpush(intx){stIn.push(x);}// 出队intpop(){// 如果输出栈为空,把输入栈所有元素导入if(stOut.empty()){while(!stIn.empty()){stOut.push(stIn.top(