C++STL：stack，queue，详解！！：OJ题练手使用和手撕底层代码

博主我也是好久没更新了，忙于期末考试。现在为大家带来C++STL的**stack，queue，**的超级详解！

1.stack

1.1栈和队列没有迭代器

1.2栈的断言检查

[3.1 最小栈](#3.1 最小栈)

[4.stack 和 queue 的底层实现](#4.stack 和 queue 的底层实现)

[4.1stack 和 container 容器适配器](#4.1stack 和 container 容器适配器)

5.queue

1.stack

stack也是一个容器，他与之前学的略有不同：

stack的第二个模板参数是一个容器，container，也有适配器的意思，原先list是内存池，相比new效率略高.deque是双端队列，这说明stack底层其实是由其他容器适配出来的。具体到底层再了解。

栈是一种数据结构，LIFO（后进先出）的数据结构，对于他的使用：

和之前的学的容器十分相似，用法也一样, top 是取栈顶元素。emplace 现阶段等同于push，之前讲过区别。

1.1栈和队列没有迭代器

不过，栈和队列都没有迭代器。因为栈是严格按照后进先出，迭代器无法进行这个保障。可以通过取栈，出栈的循环实现打印，边删边出。

1.2栈的断言检查

如标题，栈是有断言检查的。当栈为空，此时进行 pop 操作，断言检查会直接中止程序。

2.queue

queue，队列，是一种FIFO（先进先出）的数据结构，其模板参数和栈一样，缺省值为双端队列deque

2.1队列的使用和遍历

队列的核心成员函数就是取对头，取队尾。其余一样，遍历打印和 stack 的一样。

3.栈与队列的OJ题练手

3.1 最小栈

链接：最小3.2栈

3.1.1思路讲解

在栈的基础上，这题要求了一个新接口，getMin获取堆栈中最小元素，并且是O（1）时间复杂度。

常规想法是：创建一个栈和 min变量，min记录最小的值，每次 push 新数据，min记录更小的数据，最后返回min

缺陷：如果 pop 数据，min无法更新，如果删除是最小的数据，此时min丢失了最小数据，要想重新获取，需要遍历一遍，时间复杂度高，并且栈很难遍历

更优的思路是：。创建一个两个栈，st存值，minst存最小的值，当存入的值<=当前minst栈顶值，存入minst，看图理解：

图1 图2

如图，大于当前栈顶的值不会存入minst，而小于的会存，minst的栈顶是越来越小的。重复的最小值也得存入minst，不然pop st最小值的时候，minst跟着 pop（st删除了最小值，minst理应一起删除），导致丢失了1这个最小值（原st还存在重复的最小值）

（图2）

3.1.2代码展示

私有成员就是两个栈。注意此时不需要显示写构造函数，因为对于自定义类型，他会调用他自己的构造函数。

minst如果为空，则无论如何先插入一个值。当st插入的值<=minst栈顶时，说明此时新的val更小，则把val同步插入到minst，维持minst栈顶最小。

当st要删除的是当前栈最小值，则minst同步删除。否则直接删除即可。

直接返回当前st的栈顶就行。

minst栈顶存的就是当前最小值，一直同步于st

3.2栈的压入、弹出序列

链接：栈的压入、弹出序列

3.2.1思路讲解

这道题的核心思路就是模拟流程，题目给了两个vector动态数组，我们需要创建一个栈，模拟他的流程，如果最终能得到正确结果，那就是正确，否则错误。
例如图中的示例1：压栈是1 2 3 4 5，出栈是4 5 3 2 1 ，既然第一个出4，那压栈就是压到1 2 3 4，然后出4，压5，出5，最后出3 2 1 ，就能得到答案

示例2：压到4，出4 3，压5，出5，然后理应继续出的是2 1 ，但是题目中是出1 2，所以不符合要求，是错误的。
分析了两个示例，得知需要遍历两个序列，然后根据要求压栈出栈序列，那就需要两个指针，vector下标可充当伪指针。然后当压栈序列元素不等于出栈序列元素（后简称压出元素），则一直压栈。当压出元素相等，则要出栈。但是出栈是连续的，所以需要while循环，条件就是当压出元素不相等，并且栈不为空（空则无法出栈了），同时，两个伪指针同时自增。

当栈为空，即全部顺利压栈，出栈，则表示序列无问题，返回栈判空。空即true。

3.2.2代码演示

大部分和上面的解释一样。设置了pushi和popi，当pushi全部压入栈后结束。最后如果栈内没有清空，那就是错误序列。

3.3逆波兰表达式求值

链接：逆波兰表达式求值

逆波兰表达式，也就是后缀表达式。像我们中国人常用的1+1，就是中缀表达式

图中示例：2 1 + 3 * ，2 和 1的和，作为一个操作数然后与 3 的乘积答案9

3.3.1思路讲解

题目给字符串数组vector<string> ,里面每个字符串作为一个操作数或者数字，这里的思路就是，遍历数组，然后如果是数字就压栈，如果是操作数，就取出栈顶元素，第一个是右操作数，第二个是左操作数，然后把计算结果压入栈中，继续循环。循环结束后，就是完成了计算，最终返回栈顶元素就是计算结果。

3.3.2代码演示

注意数字存入栈中需要用stoi函数（string to int）把字符串的数字转换为整型类型（不是ASCII码值），存入栈中

然后，遍历tokens需要范围for，简便一点。

复制代码

class Solution {
public:
    int evalRPN(vector<string>& tokens) {
        stack<int> st;
        
        for(auto& c : tokens)
        {
            if(c =="+"||c =="-"||c =="*"||c =="/")
            {
                //运算符
                int right = st.top();
                st.pop();
                int left = st.top();
                st.pop();
                if(c=="+") st.push(left+right);
                if(c=="-") st.push(left-right);
                if(c=="*") st.push(left*right);
                if(c=="/") st.push(left/right);
            }
            else
            {
                //数字
                st.push(stoi(c));
            }
        }
        return st.top();
    }
};

3.4二叉树的层序遍历

链接：二叉树的层序遍历

3.4.1思路讲解

二叉树的层序遍历，利用了queue。题目给了二维动态数组vector<vector<int>>作为参数，接收每层的数据，实现层序遍历，先把根节点入队，然后根据根节点引出其子节点，根节点出队。再根据子节点引出子节点的子节点，如此循环下去直到队内没有节点，说明遍历结束。每次遍历把引出的节点入队，下次出队时插入到动态一维数组中，这一层结束后，把一维数组插入到二维数组中，这样一层就遍历完了。

根节点可能引出2个子节点，那子节点2给可能引出4个节点，怎么控制变量让每次循环刚好完成对应次数呢?此时需要一个levelSize，层节点数量，入队几个就赋值几，然后循环让levelSize-- >0,就可以实现对应次数的循环操作。

3.4.2代码演示

先定义一个存节点的队列，把根节点存入，并赋值levelSize = 1，后面大循环内，存入根节点的左右子节点，然后把根节点的值存入数组v，循环结束v插入vv中，更新levelSize为q.size（），因为子节点存入了队列，队列长度代表子节点的个数，也代表循环次数。

复制代码

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
        size_t levelSize = 0;
        queue<TreeNode*> q;
        if(root)
        {
            q.push(root);
            levelSize=1;
        }
        vector<vector<int>> vv;
        while(!q.empty())
        {
            vector<int> v;
            while(levelSize--)
            {
                TreeNode* front = q.front();
                q.pop();
                v.push_back(front->val);
                
                if(front->left) q.push(front->left);
                if(front->right) q.push(front->right);
            }
            vv.push_back(v);
            levelSize=q.size();
        }
        return vv;
    }
};