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stack 基本概念
定义
在C++中，栈（stack）是一种常见的数据结构，采用后进先出（Last-In-First-Out，LIFO）的原则。栈的特点是它只有一个出口，只允许在一端进行插入和删除操作，这一端被称为栈顶。在栈中，只有位于栈顶的元素可以被访问和操作，而其他元素则无法直接访问。栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此栈不允许有遍历行为
基本概念
栈顶（Top）——指向栈中最上面的元素的位置。
入栈（Push）——将元素添加到栈顶。
出栈（Pop）——从栈顶移除元素。
栈空（Empty）——当栈中没有任何元素时，称为栈空。
栈大小（Size）——表示栈中元素的数量。
stack 常用接口
构造函数
stack<T> stk;stack采用模板类实现， stack对象的默认构造形式stack(const stack &stk);拷贝构造函数
赋值操作
stack& operator=(const stack &stk);重载等号操作符
数据存取
push(elem);向栈顶添加元素pop();从栈顶移除第一个元素top();返回栈顶元素
大小操作
empty();判断堆栈是否为空size();返回栈的大小
示例
代码
#include <iostream>
#include <stack>
int main() {
std::stack<int> stk;
// 判断栈是否为空
if (stk.empty()) {
std::cout << "栈为空" << std::endl;
}
// 向栈中添加元素
stk.push(10);
stk.push(20);
stk.push(30);
// 返回栈顶元素
std::cout << "栈顶元素为：" << stk.top() << std::endl;
// 移除栈顶元素
stk.pop();
// 再次返回栈顶元素
std::cout << "栈顶元素为：" << stk.top() << std::endl;
// 获取栈的大小
std::cout << "栈的大小为：" << stk.size() << std::endl;
return 0;
}
运行结果如下：
栈为空
栈顶元素为：30
栈顶元素为：20
栈的大小为：2
分析
这个例子创建了一个整型的栈对象std::stack stk
然后通过empty()方法判断栈是否为空
接着使用push(elem)方法向栈中依次添加元素10、20和30。 使用top()方法可以获取栈顶元素的值
然后使用pop()方法移除栈顶元素
最后使用size()方法返回栈的大小。
总结
- 入栈 — push
- 出栈 — pop
- 返回栈顶 — top
- 判断栈是否为空 — empty
- 返回栈大小 — size
常见的应用场景
函数调用和递归
在函数调用中，每当进入一个新的函数时，函数的调用信息（如返回地址、局部变量等）可以通过栈顶入栈，待函数执行完成后，这些信息会从栈顶依次出栈，实现了函数调用的递归和返回。
表达式求值
在一些需要解析表达式的场景中，可以使用栈来实现表达式的求值。例如，中缀表达式转换为后缀表达式，再利用栈对后缀表达式进行求值。
括号匹配
在处理括号匹配问题中，可以使用栈来验证括号是否配对。遇到左括号时，将其入栈；遇到右括号时，判断栈顶元素是否是对应的左括号，如果是，则将栈顶元素出栈，继续判断下一个字符；如果不是，说明括号不匹配。
浏览器的前进后退功能
在浏览器的前进后退功能中，可以使用两个栈来实现。一个栈用于存储用户访问的页面历史记录，另一个栈用于存储用户点击后退按钮时需要返回的页面历史记录。
撤销操作
在一些文本编辑器、绘图软件等应用中，可以使用栈来实现撤销操作。每当用户进行操作时，将操作的信息存储在栈中，在需要撤销操作时，从栈顶取出最近的操作信息进行回滚。
在深度优先搜索（DFS）算法中，可以使用栈来实现对图或树的遍历。
将起始节点入栈，然后循环执行以下步骤：从栈顶弹出一个节点，访问该节点，将其未访问过的邻居节点入栈。重复执行直到栈为空。
在迷宫求解问题中，可以使用栈来实现回溯算法。
将起始位置入栈，然后循环执行以下步骤：从栈顶弹出一个位置，尝试向上、下、左、右四个方向移动，如果可以移动则更新位置并入栈，直到找到目标位置或者栈为空。