【C++】stack与queue的使用以及模拟实现

stack的使用与模拟实现

stack的介绍

• std::stack
• template <class T, class Container = deque > class stack;
• LIFO stack（后进先出的栈）

【说明】
1.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。
2.stack是作为容器适配器被实现的，容器适配器即使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。
3.stack的底层容器可以使任何标准的容器类模板或者一些其他的容器类，这些容器类应该支持以下操作：

• • empty：判空操作
• • back：获取尾部元素操作
• • push_back：尾部插入元素操作
• • pop_back：尾部删除元素操作

4. 标准容器vector、deque、list均符合这些需求，默认情况下，如果没有stack指定特定的底层容器，默认情况下使用deque。

stack的使用

Member functions（成员函数）

构造函数

• std::stack::stack
• explicit stack (const container_type& ctnr = container_type());
• 栈的构造

	stack<int> st1;

empty

• std::stack::empty
• bool empty() const;
• 检测stack是否为空

	stack<int> st1;
	if (st1.empty())
	{
		cout << " true" << endl;
	}

push

• std::stack::push
• void push (const value_type& val);
• 将元素val压入stack中

	stack<int> st1;
	st1.push(1);
	st1.push(2);
	st1.push(3);
	st1.push(4);

size

• std::stack::size
• size_type size() const;
• 返回stack中元素的个数

	stack<int> st1;
	st1.push(1);
	st1.push(2);
	st1.push(3);
	st1.push(4);
	cout << st1.size() << endl;

top

• std::stack::top
• value_type& top();
• const value_type& top() const;

	stack<int> st1;
	st1.push(1);
	st1.push(2);
	st1.push(3);
	st1.push(4);
	cout << st1.top() << endl;

pop

• std::stack::pop
• void pop();
• 将stack中尾部的元素弹出

	stack<int> st1;
	st1.push(1);
	st1.push(2);
	st1.push(3);
	st1.push(4);
	cout << st1.top() << endl;
	st1.pop();
	cout << st1.top() << endl;

Non-member function overloads（非成员函数重载）

relational operators (stack)

• stack的关系运算符

stack的模拟实现

namespace my_std
{
	template<class T, class Container = std::vector<T>>
	class stack
	{
	public:
		stack()
		{}

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

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

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

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

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

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

	private:
		Container  _con;
	};
}

从栈的接口来看，栈实际上是一种特殊的vector，因此可以使用vector模拟实现stack。

queue的使用与模拟实现

queue的介绍

• std::queue
• template <class T, class Container = deque > class queue;
• 先进先出的队列

【说明】
1.队列是一种容器适配器，专门用于在FIFO上下文（先进先出）中操作，其中从容器一段插入元素，另一端提取元素。
2.队列作为容器适配器实现，容器适配器即将特定容器类封装作为底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从队尾入队列，从对头出队列。
3.底层容器可以是标准容器类模板之一，也可以是其他专门设计的容器类，该底层容器应至少支持以下操作：

• • empty：检测队列是否为空
• • size：返回队列中有效元素的个数
• • front：返回对头元素的引用
• • back：返回队元素的引用
• • push_back：在队列尾部入队列
• • pop_back：在队列头部入队列
    4.标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下，如果没有queue实例化指定容器类，则使用标准容器deque。

queue的使用

Member functions（成员函数）

构造函数

• std::queue::queue
• explicit queue (const container_type& ctnr = container_type());
• 构造空的队列

	queue<int> q;

empty

• std::queue::empty
• bool empty() const;
• 检测队列是否未空，为空返回真，否则返回假

	queue<int> q;
	if (q.empty())
	{
		cout << true << endl;
	}
	else
	{
		cout << false << endl;
	}

push

• std::queue::push
• void push (const value_type& val);
• 在队尾将元素val入队列

	queue<int> q;
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(3);
	q.push(4);

pop

• std::queue::pop
• void pop();
• 将对头元素出队列

	queue<int> q;
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(3);
	q.push(4);
	q.pop();

size

• std::queue::size
• size_type size() const;
• 返回队列中有效元素的个数

	queue<int> q;
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(3);
	q.push(4);
	q.pop();
	cout << q.size() << endl;

front

• std::queue::front
• value_type& front();
• const value_type& front() const;
• 返回对头元素的引用

	queue<int> q;
	q.push(10);
	q.push(2);
	q.front() -= q.back();
	cout << q.front() << endl;

back

• std::queue::back
• value_type& back();
• const value_type& back() const;
• 返回队尾元素的引用

	queue<int> q;
	q.push(10);
	q.push(2);
	q.front() -= q.back();
	cout << q.front() << endl;

Non-member function overloads（非成员函数）

• queue的关系运算符

queue的模拟实现

#pragma once
#include<list>

namespace my_std
{
	template<class T, class Container = std::list<T>>
	class queue
	{
	public:
		queue()
		{}

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

		void pop()
		{
			_con.pop_front;
		}

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

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

		T& front()
		{
			return _con.front();
		}

		const T& front() const
		{
			return _con.front();
		}

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

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

	private:
		Container _con;
	};
}

由于queue的接口存在头删与尾插，使用vector来封装的效率太低，所以可以使用list来模拟实现queue。