【C++】stack和queue的使用及注意事项

在C++中，stack和queue是标准模板库（STL）提供的两种容器适配器。它们提供了对底层容器的有限接口，使得只能执行特定的操作。下面是关于如何使用这两种容器适配器以及一些需要注意的事项。

C++中的Stack

定义： stack是一种后进先出（LIFO, Last In First Out）的数据结构，它只允许在栈顶进行插入或删除操作。

使用方法：

包含头文件：#include <stack>
定义一个栈：std::stack<T> my_stack; 其中T是元素类型。
常用操作：
- push(elem)：向栈顶添加一个元素。
- pop()：移除栈顶元素。
- top()：访问栈顶元素。
- empty()：检查栈是否为空。
- size()：返回栈内元素的数量。

注意事项：

在调用top()之前确保栈非空，否则会导致未定义行为。
在调用pop()之前也应确认栈非空。
默认情况下，stack使用的底层容器是deque，但也可以指定其他容器如vector或list。

C++中的Queue

先进先出（FIFO）队列

定义： queue是一种先进先出（FIFO, First In First Out）的数据结构，新元素从队尾加入，旧元素从队首移除。

使用方法：

包含头文件：#include <queue>
定义一个队列：std::queue<T> my_queue; 其中T是元素类型。
常用操作：
- push(elem)：将一个元素添加到队尾。
- pop()：移除队首元素。
- front()：访问队首元素。
- back()：访问队尾元素。
- empty()：检查队列是否为空。
- size()：返回队列内元素的数量。

注意事项：

同样，在调用front()或back()前要确保队列非空。
pop()仅移除队首元素，并不会返回该元素值；若需要获取并移除，则先调用front()再pop()。
queue默认使用的底层容器也是deque，可以自定义为其他容器。

优先队列 (Priority Queue)

定义：

优先队列是一种容器适配器，它提供常数时间的最大元素查找，并且可以在对数时间内插入或删除元素。
默认情况下，priority_queue使用的是最大堆结构，即最大的元素位于顶部。

使用方法：

包含头文件：#include <queue>
定义一个优先队列：
- std::priority_queue<T> my_pq; 使用默认比较器（大顶堆）。
- std::priority_queue<T, Container, Compare> my_pq; 可以指定底层容器和自定义比较器。例如，使用小顶堆可以这样定义：std::priority_queue<int, std::vector<int>, std::greater<int>> min_heap;
常用操作：
- push(elem)：添加一个元素到队列中。
- pop()：移除优先级最高的元素。
- top()：访问优先级最高的元素，但不移除。
- empty()：检查队列是否为空。
- size()：返回队列内元素的数量。

注意事项：

在调用top()之前确保队列非空。
pop()仅移除优先级最高的元素，并不会返回该元素值；若需要获取并移除，则先调用top()再pop()。
如果你需要不同的排序规则，可以通过第三个模板参数传递一个自定义的比较函数对象。
priority_queue的默认底层容器是vector，但是也可以使用其他支持随机访问迭代器的容器，如deque。

自定义比较器

你可以通过继承std::binary_function或者直接定义一个函数对象来创建自己的比较器。例如，如果你想要创建一个基于某种特定属性的小顶堆，你可以这样做：

struct MyCompare {bool operator()(const MyClass& a, const MyClass& b) const {return a.value > b.value; // 小顶堆}
};std::priority_queue<MyClass, std::vector<MyClass>, MyCompare> pq;

在这个例子中，MyClass是你存储在优先队列中的类类型，而value是这个类中的一个成员变量，用于确定优先级。

总之，优先队列非常适合那些需要快速访问最大或最小元素的应用场景，比如任务调度、事件驱动模拟等。