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[2°size / empty](#2°size / empty)
[3°push / pop](#3°push / pop)
[2°size / empty](#2°size / empty)
[3°push / pop](#3°push / pop)
[4°front / back](#4°front / back)
[2°size / empty](#2°size / empty)
[3°push_front / push_back](#3°push_front / push_back)
[4°pop_front / pop_back](#4°pop_front / pop_back)
[5°front / back](#5°front / back)
一、栈和stack
1.1、栈的概述
一句话来说：栈是一种只允许在一端进行插入和删除的线性表
- 进行数据插入或删除的一端称为栈顶 ，另一端称为栈底 。不含元素的栈称为空栈。
- 进栈 就是往栈中放入元素，出栈就是将元素弹出栈顶。
如果定义了一个栈结构，那么添加和删除元素只能在栈顶进行。不能随意位置添加和删除元素，这是栈这个数据结构的特性，也是规定。
大家要想深入学习可以参考下面一篇博客：
【数据结构】栈"0"基础知识讲解 + 实战演练-CSDN博客
https://blog.csdn.net/2501_91731683/article/details/153419511
1.2、模拟实现
- 本质还是线性表，因此可以创建一个足够大的数组，充当栈结构
- 再定义一个变量 n，用来记录栈中元素的个数，同时还可以标记栈顶的位置。
由于栈比较简单，这里直接就模拟实现了，大家没看懂可以直接看代码中的注释结合图片理解（这里依旧舍弃下标为0的位置，有效元素从1开始记录）：
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
const int N = 1e5 + 10;
//创建栈
int stk[N], n;//n代表的就是有效元素个数
//进栈 -- 其实本质就是顺序表的尾插操作
//时间复杂度 -- O(1)
void push(int x)
{
n++;
stk[n] = x;
}
//出栈 -- 其实本质就是顺序表尾删操作
//时间复杂度 -- O(1)
void pop()
{
n--;
}
//查询栈顶元素
//时间复杂度 -- O(1)
int top()
{
return stk[n];
}
//判断栈是否为空
//时间复杂度 -- O(1)
bool empty()
{
//判断栈是否为空就是是否有有效元素
return (n == 0);
}
//查询有效元素个数
//时间复杂度 -- O(1)
int size()
{
return n;
}
int main()
{
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
push(i);
}
//当这个栈不为空
while (!empty())
{
//输出栈顶元素并删除
cout << top() << endl;
pop();
}
return 0;
}有了前面的知识铺垫大家发现学习后面的知识是越来越得心应手的
1.3、stack
学习了前面的vector和list，相信这个容器的学习大家也是会非常轻松的：
1°创建
stack<T> st;
T 可以是任意类型的数据
2°size / empty
- size：返回栈里实际元素的个数；
- empty：返回栈是否为空。
- 时间复杂度：O(1)。
3°push / pop
- push：进栈；
- pop：出栈。
- 时间复杂度：O(1)。
4°top
- top：返回栈顶元素，但是不会删除栈顶元素。
- 时间复杂度：O(1)。
5°总结
cpp
#include<iostream>
#include<stack>
using namespace std;
int main()
{
stack<int> st;
//进栈
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
st.push(i);
}
while (st.size())
{
cout << st.top() << endl;
st.pop();
}
return 0;
}其实这段代码的本质和我们之前写的模拟实现没区别
1.4、算法题
二、队列和queue
2.1、队列的概述
一句话来说：队列也是一种特殊的线性表，它只允许在表的一端进行插入操作，另一端进行删除操作； 其实举个最简单的例子，队列就很像我们去食堂打饭排的队伍，取完餐的人从前面走，想吃饭的在后面排队
- 允许插入的一端称为队尾，允许删除的一端称为队头。
- 先进入队列的元素会先出队，故队列具有先进先出 (First In First Out) 的特性。
大家要想深入学习可以参考下面一篇博客：
【数据结构】队列"0"基础知识讲解 + 实战演练-CSDN博客https://blog.csdn.net/2501_91731683/article/details/153790449
2.2、模拟实现
其实队列和栈一样结构也是非常简单，我们下面来讲解一下创建细节，后续操作便可一步到位：
- 一个足够大的数组充当队列；
- 一个变量
h标记队头元素的前一个位置；- 一个变量
t标记队尾元素的位置。两个变量
(h, t]是一种左开右闭的形式（这样设定是因为我的老师是这样教我的，我用的多了习惯了也就这样写了，大家也可以按照自己的想法来，只要代码不出bug）
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
const int N = 1e5 + 10;
//创建
int q[N];
int h, t;//h指向队列第一个元素的前一个位置,t指向最后一个元素的位置,左开右闭
//其实这样设计的好处是t可以代表有效元素个数
//入队
//时间复杂度 -- O(1)
void push(int x)
{
t++;
q[t] = x;
}
//出队
//时间复杂度 -- O(1)
void pop()
{
h++;
}
//查询队头元素
//返回队列中的第一个元素
//时间复杂度 -- O(1)
//注意这里不能直接返回h
int front()
{
return q[h + 1];
}
//查询队尾元素
//返回队列中的最后一个元素
//时间复杂度 -- O(1)
int back()
{
return q[t];
}
//判空
//时间复杂度 -- O(1)
bool empty()
{
return (t == h);
}
//有效元素个数
//时间复杂度 -- O(1)
int size()
{
return t - h;
}
int main()
{
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
push(i);
}
while (size())
{
cout << front() << " " << back() << endl;
pop();
}
return 0;
}2.3、queue
1°创建
queue<T> q;T 可以是任意类型的数据。
2°size / empty
- size：返回队列里实际元素的个数；
- empty：返回队列是否为空。
- 时间复杂度：O (1)。
3°push / pop
- push：入队；
- pop：出队。
- 时间复杂度：O (1)。
4°front / back
- front：返回队头元素，但不会删除；
- back：返回队尾元素，但不会删除。
- 时间复杂度：O (1)。
5°总结
cpp
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
typedef pair<int, int> PII;
int main()
{
// 测试 queue
queue<PII> q;
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
q.push({ i, i * 10 });
}
while (q.size()) // while(!q.empty())
{
auto t = q.front();
q.pop();
cout << t.first << " " << t.second << endl;
}
return 0;
}2.4、算法题
P1540 [NOIP 2010 提高组] 机器翻译 - 洛谷
2.5、双端队列和deque
双端队列也是一种特殊线性结构，其允许两端都可以进行数据元素入队和出队操作。
双端队列将队列的两端分别称为前端和后端，两端都可以进行数据入队和出队。
1°创建
deque<T> q;T 可以是任意类型的数据。
2°size / empty
- size：返回队列里实际元素的个数；
- empty：返回队列是否为空。
- 时间复杂度：O (1)。
3°push_front / push_back
- push_front：头插；
- push_back：尾插。
- 时间复杂度：O (1)。
4°pop_front / pop_back
- pop_front：头删；
- pop_back：尾删。
- 时间复杂度：O (1)。
5°front / back
- front：返回队头元素，但不会删除；
- back：返回队尾元素，但不会删除。
- 时间复杂度：O (1)。
6°clear
- clear：清空队列。
- 时间复杂度：O (N)。
7°总结
cpp
#include <iostream>
#include <deque>
using namespace std;
struct node
{
int x, y, z;
};
int main()
{
deque<node> q;
// 头插
for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
q.push_front({ i, i * 2, i * 3 });
}
// 头删
while (q.size())
{
auto t = q.front();
q.pop_front();
cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
}
// 尾插
for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
q.push_back({ i, i * 2, i * 3 });
}
// 尾删
while (q.size())
{
auto t = q.back();
q.pop_back();
cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
}
return 0;
}