【C++初阶学习】第十二弹——stack和queue的介绍和使用

C语言栈: 数据结构------栈(C语言版)-CSDN博客

C语言队列: 数据结构------队列(C语言版)-CSDN博客

前言:

在之前学习C语言的时候,我们已经学习过栈与队列,并学习过如何使用C语言来实现栈与队列,今天,我们用C++来学习这些知识,让我们探索一下其中的新的知识点

目录

一、stack(栈)

[1. 栈的概述](#1. 栈的概述)

​编辑

[2. 栈的构造函数和成员函数](#2. 栈的构造函数和成员函数)

[3. 栈的使用示例](#3. 栈的使用示例)

[4. 注意事项](#4. 注意事项)

二、queue(队列)

[1. 队列的概述](#1. 队列的概述)

​编辑

[2. 队列的构造函数和成员函数](#2. 队列的构造函数和成员函数)

[3. 队列的使用示例](#3. 队列的使用示例)

[4. 注意事项](#4. 注意事项)

三、思考题

四、总结


一、stack(栈)

C++中的stack是一种遵循后进先出原则的容器适配器。它提供了一系列标准的操作,使得用户可以方便地实现栈这种数据结构。

1. 栈的概述

在C++标准库中,stack并不直接暴露给用户,而是作为<stack>头文件中stack模板类的声明。这个类是std::deque的封装,因此默认情况下,栈是通过双端队列实现的 。但是,用户也可以指定其他的容器作为栈的底层结构,比如std::vector或std::list。

2. 栈的构造函数和成员函数

栈提供了以下构造函数和成员函数,以便用户可以轻松地创建和使用栈:

  • 空栈构造函数:创建一个空的栈。
  • 基于容器的构造函数:使用一个已存在的容器来初始化栈。
  • 拷贝构造函数:创建一个新栈,其内容是另一个栈的副本。

成员函数包括:

  • empty():检查栈是否为空。
  • size():获取栈中的元素数量。
  • top():返回栈顶元素的引用。
  • push(const T&):在栈顶插入一个元素。
  • pop():移除并返回栈顶元素。
  • emplace(const T&):在栈顶位置构造并插入一个元素。
  • swap(stack&):与另一个栈交换元素。

3. 栈的使用示例

以下是一个简单的使用C++栈的示例代码:

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <stack>

int main() {
    std::stack<int> numbers;

    // 压入一些数字
    numbers.push(1);
    numbers.push(2);
    numbers.push(3);

    // 打印栈顶元素
    std::cout << "栈顶元素: " << numbers.top() << std::endl;

    // 弹出栈顶元素
    numbers.pop();

    // 检查栈是否为空
    if (numbers.empty()) {
        std::cout << "栈为空" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "栈不为空,栈中有 " << numbers.size() << " 个元素" << std::endl;
    }

    return 0;
}

运行结果:

4. 注意事项

虽然栈的使用看似简单,但在实际应用中仍然需要注意以下几点:

  • 确保不要超过栈的容量,否则可能会导致溢出。
  • 如果你需要频繁地访问栈中的元素,而不是仅仅进行 push 和 pop 操作,可能需要考虑使用其他数据结构。
  • 在模拟实现栈时,要注意内存管理,避免内存泄漏。

二、queue(队列)

C++中的queue是一种遵循先进先出原则的容器适配器。它提供了一系列标准的操作,使得用户可以方便地实现队列这种数据结构。

1. 队列的概述

在C++标准库中,queue并不直接暴露给用户,而是作为<queue>头文件中queue模板类的声明。这个类是std::deque的封装,因此默认情况下,队列是通过双端队列实现的。但是,用户也可以指定其他的容器作为队列的底层结构,比如std::list。

2. 队列的构造函数和成员函数

队列提供了以下构造函数和成员函数,以便用户可以轻松地创建和使用队列:

  • 空队列构造函数:创建一个空的队列。
  • 基于容器的构造函数:使用一个已存在的容器来初始化队列。
  • 拷贝构造函数:创建一个新队列,其内容是另一个队列的副本。

成员函数包括:

  • empty():检查队列是否为空。
  • size():获取队列中的元素数量。
  • front():返回队列的第一个元素的引用。
  • back():返回队列的最后一个元素的引用。
  • push(const T&):在队列的尾部插入一个元素。
  • pop():移除并返回队列的第一个元素。
  • emplace(const T&):在队列的尾部位置构造并插入一个元素。
  • swap(queue&):与另一个队列交换元素。

3. 队列的使用示例

以下是一个简单的使用C++队列的示例代码:

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <queue>

int main() {
    std::queue<int> numbers;

    // 插入一些数字
    numbers.push(1);
    numbers.push(2);
    numbers.push(3);

    // 打印队列的第一个元素
    std::cout << "队列的第一个元素: " << numbers.front() << std::endl;

    // 打印队列的最后一个元素
    std::cout << "队列的最后一个元素: " << numbers.back() << std::endl;

    // 弹出队列的第一个元素
    numbers.pop();

    // 检查队列是否为空
    if (numbers.empty()) {
        std::cout << "队列为空" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "队列不为空,队列中有 " << numbers.size() << " 个元素" << std::endl;
    }

    return 0;
}

运行结果:

4. 注意事项

虽然队列的使用看似简单,但在实际应用中仍然需要注意以下几点:

  • 确保不要超过队列的容量,否则可能会导致溢出。
  • 如果你需要频繁地访问队列中的元素,而不是仅仅进行 push 和 pop 操作,可能需要考虑使用其他数据结构。
  • 在模拟实现队列时,要注意内存管理,避免内存泄漏。

三、思考题

1、我们学过如何用C语言来模拟实现栈与队列,那我们如今学习了C++STL部分,请思考我们如何用C++来模拟实现栈与队列

2、上面我们讲到这两个的底层容器都是dequeue,那什么是dequeue呢?

3、我们可不可以用其他容器,如vector、list来模拟实现栈与队列?

(这些问题可以先思考一下,我们下篇再讲)

四、总结

上面就是stack和queue的介绍和使用,由于之前有过C语言的学习,所以在使用上难度不大,难的主要体现在它的底层模拟构造上,这些我们将在下一篇进行讲解

感谢各位大佬观看,创作不易,还请各位大佬一键三连!!!

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