C++ 栈和队列的介绍与使用

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使用标准库的栈和队列时,先包含相关的头文件

#include<stack>

#include<queue>

定义栈如下:

stack<int> stk;

定义队列如下:

queue<int> q;

栈提供了如下的操作

s.empty()               如果栈为空返回true,否则返回false
s.size()                返回栈中元素的个数
s.pop()                 删除栈顶元素但不返回其值
s.top()                 返回栈顶的元素,但不删除该元素
s.push()                在栈顶压入新元素

队列提供了下面的操作

q.empty()               如果队列为空返回true,否则返回false
q.size()                返回队列中元素的个数
q.pop()                 删除队列首元素但不返回其值
q.front()               返回队首元素的值,但不删除该元素
q.push()                在队尾压入新元素
q.back()                返回队列尾元素的值,但不删除该元素

c++stack(堆栈)

它是一个容器的改编,它实现了一个先进后出的数据结构(FILO)

使用该容器时需要包含#include<stack>头文件;

定义stack对象的示例代码如下:

stack<int>s1;

stack<string>s2;

stack的基本操作有:

1.入栈:如s.push(x);

2.出栈:如 s.pop().注意:出栈操作只是删除栈顶的元素,并不返回该元素。

3.访问栈顶:如s.top();

4.判断栈空:如s.empty().当栈空时返回true。

5.访问栈中的元素个数,如s.size();

下面举一个简单的例子:

    #include<iostream>  
    #include<stack>  
    using namespace std;  
    int main(void)  
    {  
        stack<double>s;//定义一个栈  
        for(int i=0;i<10;i++)  
            s.push(i);  
        while(!s.empty())  
        {  
            printf("%lf\n",s.top());  
            s.pop();  
        }  
        cout<<"栈内的元素的个数为:"<<s.size()<<endl;  
        return 0;  
    }  

栈的定义:

栈是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表,因此表尾端成为栈顶,相应的,表头端成为栈底,不含有任何元素的栈称为空栈。
栈的修改遵循后进先出的原则,因此栈又称为后进先出的线性表,简称LIFO结构。
栈一般采用数组作为其存储结构,这样做可以避免使用指针,简化程序,当然数组需要预先声明静态数据区的大小,但这不是问题,因为即便是频繁进出入栈操作,任何时刻栈元素的实际个数也不会很多,为栈预留一个足够大但又不占用太多空间并不是很困难,如果不能做到这一点,那么节省内存的方法就是使用链表存储栈。
线性表实现栈的基本操作
    #include<iostream>  
    #include<cstdio>  
    using namespace std;  
    typedef struct Stacknode//定义链式栈的结构体  
    {  
        int data;//数据域  
        Stacknode *next;//下一节点的指针域  
    }Stacknode,*Stack;  
    //初始化一个链式栈(返回一个链式栈的头节点)  
    Stack InitStack()  
    {  
        Stack stack=(Stack)malloc(sizeof(Stacknode));  
        stack->next=NULL;  
        return stack;  
    }  
    //入栈  
    void Push(Stack stack,int newData)  
    {  
        //判断是否为空  
        if(stack==NULL)  
        {  
            printf("栈未初始化,请初始化以后再使用\n");  
            return;  
        }  
        //找到最后一个节点  
       Stacknode *lastnode=stack;  
       while(lastnode->next)  
        {  
        lastnode=lastnode->next;  
        }  
       lastnode->next=(Stacknode*)malloc(sizeof(Stacknode*));  
       lastnode->next->data=newData;  
       lastnode->next->next=NULL;  
       printf("入栈成功!\n");  
    }  
    //出栈  
    int Pop(Stack stack)  
    {  
        //判断栈是否为空  
        if(!stack->next)  
        {  
            printf("栈为空,无法出栈\n");  
            return -1;//-1只是一个自定义的错误代码  
        }  
        //找到最后一个节点的钱一个节点  
        //tempNode:最后一个节点的前一个节点  
        Stacknode *tempNode=stack;  
        while(tempNode->next->next)  
        {  
            tempNode=tempNode->next;  
        }  
        int data=tempNode->next->data;  
        free(tempNode->next);  
        tempNode->next=NULL;  
        return data;  
    }  
      
    int main()  
    {  
        Stack stack=InitStack();  
        Push(stack,3);//3进栈  
        Push(stack,4);//4进栈  
        Push(stack,5);//5进栈  
        printf("%d\n",Pop(stack));  
        printf("%d\n",Pop(stack));  
        printf("%d\n",Pop(stack));  
        printf("%d\n",Pop(stack));//第4次出栈,应该出错  
        return 0;  
    }  

C++ Queue(队列)

queue模版类的定义在<queue>头文件中。

queue与stack模版非常类似,queue模版也需要定义两个模版参数,一个是元素类型,一个是容器类型,元素类型是必要的,容器类型是可选的,默认为dqueue类型

定义queue对象的示例代码如下:

queue<int>q1;

queue<double>q2;

queue的基本操作有:

1.入队:如q.push(x):将x元素接到队列的末端;

2.出队:如q.pop() 弹出队列的第一个元素,并不会返回元素的值;

3,访问队首元素:如q.front()

4,访问队尾元素,如q.back();

5,访问队中的元素个数,如q.size();

二.优先队列

<queue>头文件中,还定义了一个非常有用的模版类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)默认是一个大根堆

priority_queue模版类有三个模版参数,元素类型,容器类型,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;

priority_queue<int,vector<int>,greater<int> >q3;//定义小的先出队

priority_queue的基本操作均与queue相同

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。

看下面这个简单的示例:

    #include<iostream>  
    #include<queue>  
    #include<stdlib.h>  
    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;  
    }  
    int main(void)  
    {  
        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;  
        }  
        system("Pause");  
        return 1;  
    }  

输出结果为

注意这里是按照z的顺序从大到小出队的。

如果我们把上述例子中的比较运算符重载改为:

bool operator<(const T &t1,const T &t2)

{

return t1.z>t2.z;

}

那么得到的输出结果将会按照z的顺序从小到大出队。


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