C++ ：Stack 与 Queue 完全使用指南（基础操作 + 经典场景 + 实战习题）

一. 先搞懂基础：Stack 与 Queue 的核心特性

在写代码前，首先要明确两者的 "数据访问规则"------ 这是它们区别于其他容器的关键：

|-------|------------|-----------------|-----------------------|
| 容器 | 核心规则 | 访问特性 | 适用场景 |
| Stack | 后进先出（LIFO） | 仅能访问"栈顶"元素 | 函数调用栈、表达式求值、撤销操作 |
| queue | 先进先出（FIFO） | 仅能访问"队头"和"队尾"元素 | 任务调度、消息队列、广度优先搜索（BFS） |

两者的共性是 "限制访问"：不支持随机访问（如 [] 下标），也不支持迭代器遍历 ------ 目的是强制遵循其数据规则，避免错误的访问方式

二. Stack（栈）：后进先出（LIFO）的容器

2.1 核心特性：

访问规则：只能从"栈顶"添加或删除元素(最后入栈的元素最先出栈)
适用场景 ：函数调用栈，表达式求值等。

参考文档 ：stack - C++ Reference

2.2 头文件与定义

cpp 复制代码

#include <stack>  // 必须包含头文件
using namespace std;

// 定义栈：默认存储int类型，底层依赖deque实现
stack<int> st;

// 可指定底层容器（如vector、list）
stack<int, vector<int>> st_v;  // 基于vector的栈
stack<int, list<int>> st_l;    // 基于list的栈

2.3 常用接口全解析

|-----------|------------------------------------------|----------------------------------------------|
| 接口 | 功能描述 | 示例 |
| push(val) | 向栈顶添加元素，新元素成为新的栈顶 | st.push(10); |
| pop() | 删除当前栈顶元素（操作后原栈顶的下一个元素成为新栈顶），无返回值，需先确保栈非空 | st.top() |
| top() | 返回栈顶元素的引用（可直接读取或修改栈顶值），需先确保栈非空 | int x = st.top();（读取）；st.top() = 20;（修改） |
| sizie() | 返回栈中当前存储的元素总个数，返回值为无符号整数（size_t） | cout << st.size(); |
| empty() | 判断栈是否为空，若栈中无元素则返回 true，否则返回 false | if (st.empty()) { ... } |

2.4 基础用法演示

cpp 复制代码

void test_stack()
{
	stack<int> st;
	st.push(1);
	st.push(2);
	st.push(3);
	st.emplace(4);

	while (!st.empty())
	{
		cout << st.top() << " ";
		st.pop();
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	test_stack();
}

三. Queue（队列）：先进先出（FIFO）的容器

3.1 核心特性：

访问规则：从"队尾"添加元素，从"队头"删除元素(最先入队的元素最先出队)
适用场景：任务调度（如打印队列）、消息队列、广度优先搜索（BFS）等

参考文档 ：queue - C++ Reference

3.2 头文件与定义：

cpp 复制代码

#include <queue>  // 必须包含的头文件
using namespace std;

// 定义队列：默认底层依赖deque实现
queue<int> q;

// 可指定底层容器（如list，不建议用vector，因vector头删效率低）
queue<int, list<int>> q_l;  // 基于list的队列

3.3 常用接口全解析

|-----------|------------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------|
| 接口 | 功能描述 | 示例 |
| push(val) | 向队列的队尾添加一个元素，新元素成为队列的最后一个元素，操作后队列长度+1 | q.push("任务1"); |
| pop() | 删除队列的队头元素（即最早入队的元素），操作后队列长度-1，无返回值 （需先通过 front() 获取队头元素再删除） | q.pop(); |
| front() | 返回队列队头元素的引用（可读取或修改），仅访问不删除，需确保队列非空 | string task = q.front();（读取）；q.front() = "优先任务1";（修改） |
| back() | 返回队列队尾元素的引用（可读取或修改），仅访问不删除，需确保队列非空 | string last = q.back();（读取）；q.back() = "最后任务";（修改） |
| size() | 返回队列中当前存储的元素总个数，返回值类型为 size_t（无符号整数） | cout << q.size(); |
| empty(） | 判断队列是否为空：若队列中无元素则返回 true，有元素则返回 false，常用于遍历或删除前判断队列状态 | if (q.empty()) { cout << "队列为空"; } |

3.4 基础用法演示

cpp 复制代码

void test_queue()
{
	queue<int> q;
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(3);
	q.emplace(4);

	while (!q.empty())
	{
		cout << q.front() << " ";
		q.pop();
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	//test_stack();
	test_queue();
}

四. 实战练习题

4.1 最小栈

题目链接 ：155. 最小栈 - 力扣（LeetCode）

题目描述 ：

题目示例 ：

C++算法代码：

cpp 复制代码

class MinStack {
public:
    MinStack() {
        //可以啥都不写，甚至可以删掉
        //会去调这个自定义类型的默认构造
    }
    
    void push(int val) {
        _st.push(val);

        if(_minst.empty()||_minst.top()>=val)
            _minst.push(val);
    }
    
    void pop() {
        if(_minst.top()==_st.top())
            _minst.pop();

        _st.pop();
    }
    
    int top() {
        return _st.top();
    }
    
    int getMin() {
        return _minst.top();
    }
private:
    stack<int> _st;
    stack<int> _minst;
};
/**
 * Your MinStack object will be instantiated and called as such:
 * MinStack* obj = new MinStack();
 * obj->push(val);
 * obj->pop();
 * int param_3 = obj->top();
 * int param_4 = obj->getMin();
 */

4.2 栈的压入、弹出序列

题目链接 ：栈的压入、弹出序列_牛客题霸_牛客网

题目描述：

题目示例：C++算法代码：

cpp 复制代码

class Solution {
public:
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     * 
     * @param pushV int整型vector 
     * @param popV int整型vector 
     * @return bool布尔型
     */
    bool IsPopOrder(vector<int>& pushV, vector<int>& popV) {
        int pushi=0,popi=0;
        stack<int> st;

        while(pushi<pushV.size())
        {
            st.push(pushV[pushi]);

            while(!st.empty()&&st.top()==popV[popi])
            {
                st.pop();
                popi++;
            }
            pushi++;
        }

        return st.empty();
    }
};

图解：