C++ STL入门 -- stack/queue

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)

<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_queuequeue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greater 算子——默认使用 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。

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