stack(栈)和 queue(队列)也是在程序设计中经常会用到的数据容器, STL为我们提供了方便的 stack(栈)的 queue(队列)的实现。准确地说, STL 中的 stack 和 queue 不同于 vector、 list 等容器,而是对这些容器的重新包装。这里我们不去深入讨论 STL 的 stack 和 queue 的实现细节,而是来了解一些他们的基本使用。
1、stack(栈)
stack 模板类的定义在<stack>
头文件中。stack 模板类需要两个模板参数,一个是元素类型,一个容器类型,但只有元素类型是必要的,在不指定容器类型时,默认的容器类型为 deque。定义 stack 对象的示例代码如下:
stack<int> s1;
stack<string> s2;
基本操作
s.push(x)
入栈s.pop()
出栈,需要注意的是,只是删除栈顶元素,并不返回值s.top()
返回栈顶元素,不删除s.empty()
当栈空时,返回 true。s.size()
返回栈内元素的个数
2、queue(队列)
queue 模板类的定义在<queue>
头文件中。与 stack 模板类很相似, queue 模板类也需要两个模板参数,一个是元素类型,一个容器类型,元素类型是必要的,容器类型是可选的,默认为 deque 类型。定义 queue 对象的示例代码如下:
queue<int> q1;
queue<double> q2;
基本操作
q.push(x)
入队,将 x 接到队列的末端。q.pop()
出队,弹出队列的第一个元素,注意,并不会返回被弹出元素的值。q.front()
访问队首元素q.back()
访问队尾元素q.empty()
当队列空时,返回 true。q.size()
访问队列中的元素个数
3、priority_queue(优先队列)
在<queue>
头文件中,还定义了另一个非常有用的模板类priority_queue(优先队列)。优先队列与队列的差别在于优先队列不是按
照入队的顺序出队,而是按照队列中元素的优先权顺序出队(默认为大者优先,也可以通过指定算子来指定自己的优先顺序)。
priority_queue 模板类有三个模板参数,第一个是元素类型,第二个容器类型,第三个是比较算子。其中后两个都可以省略,默认容器为 vector,默认算子为 less,即小的往前排,大的往后排(出队时序列尾的元素出队)。定义 priority_queue 对象的示例代码如下:
priority_queue<int> q1;
priority_queue< pair<int, int> > q2; // 注意在两个尖括号之间一定要留空格。
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q3; // 定义小的先出队
基本操作
在使用时priority_queue
与queue
差不多,可以参照queue
的成勇操作。
初学者在使用 priority_queue
时, 最困难的可能就是如何定义比较算子了。如果是基本数据类型,或已定义了比较运算符的类,可以直接用 STL 的 less算子
和 greater 算子
——默认为使用 less 算子,即小的往前排,大的先出队。如果要定义自己的比较算子,方法有多种,这里介绍其中的一种:重载比较运算符。优先队列试图将两个元素 x 和 y 代入比较运算符(对 less 算子,调用x<y,对 greater 算子,调用 x>y),若结果为真,则 x 排在 y 前面, y 将先于 x 出队,反之,则将 y 排在 x 前面, x 将先出队。看下面这个简单的例子:
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
class T {
public:
int x, y, z;
T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c) {}
};
bool operator < (const T &t1, const T &t2) {
return t1.z < t2.z; // 按照 z 的顺序来决定 t1 和 t2 的顺序
}
int main() {
priority_queue<T> q;
q.push(T(4,4,3));
q.push(T(2,2,5));
q.push(T(1,5,4));
q.push(T(3,3,6));
while (!q.empty()) {
T t = q.top();
q.pop();
cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
}
return 0;
}
输出结果为:
3 3 6
2 2 5
1 5 4
4 4 3
由此可以看出优先队列是按照重载运算符bool operator < (const T &t1, const T &t2)
指定的排序方式进行排列。