C++——栈和队列容器

2024-04-08 1965阅读

前言:这篇文章我们将栈和队列两个容器放在一起进行分享,因为这两个要分享的知识较少,而且两者在结构上有很多相似之处,比如栈只能在栈顶操作,队列只能在队头和队尾操作。

不同于前边所分享的三种容器,这篇文章要介绍的两个容器,不再是单纯的空间创建存储,而是以vector、list等容器为底层来实现的容器。 


目录

一.栈

1.栈的框架

 2.功能实现

二.队列

1.队列框架

2.功能实现

三.扩展

总结


一.栈

栈的关键在于只能从栈顶进行入栈和出栈,那么我们就可以将vector或者list的头作为栈底,在尾进行操作。


1.栈的框架

在数据结构的学习中我们已经知道,栈有顺序栈和链式栈两种,所以容器栈就可以按照需求,通过模板来选择是创建顺序栈还是链式栈:

#include
#include
namespace Mystack
{
	//stack 顺序栈
	//stack 链式栈
	template
	class stack
	{
	public:
	private:
		Container _con;
	};
}

想要这样创建栈,就必须包含vector和list两个容器的头文件。 

通过使用两个模板参数,一个代表数据类型,一个代表栈的类型。Container即英文"容器"。

因为通常情况下所使用的栈都是顺序栈,所以我们为了方便栈的创建,可以将模板也写成缺省模板。缺省模板和缺省函数类似。 


 2.功能实现

我们直接来看:

		//入栈
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}
		//出栈
		void pop()
		{
			_con.pop_back();
		}
		//数据个数
		size_t size()
		{
			return _con.size();
		}
		//判空
		bool empty()
		{
			return _con.empty();
		}
		//栈顶元素
		const T& top()
		{
			return _con.back();
		}

因为栈的底层是另外两种容器之一,所以我们可以直接去调用它们的成员函数来实现我们的成员函数,入栈就是尾插,出栈即是尾删、依次类推。 

测试如下:

C++——栈和队列容器


二.队列

队列不同于栈,队列是在队尾插入元素,在队头删除元素。但是我们知道,vector并不支持头部的插入删除操作,因为这样的效率很低,所以我们只推荐使用list来作为队列的底层。


1.队列框架

	template
    class queue
	{
	public:
	private:
		Container _con;
	};

2.功能实现

		//入队
		void push(const T& x)
		{
			_con.push_back(x);
		}
		//出队
		void pop()
		{
			_con.pop_front();
		}
		//队尾元素
		T& back()
		{
			return _con.back();
		}
		const T& back()const
		{
			return _con.back();
		}
		//队头元素
		T& front()
		{
			return _con.front();
		}
		const T& front()const
		{
			return _con.front();
		}
		//数据个数
		size_t size()const
		{
			return _con.size();
		}
		//判空
		bool empty()const
		{
			return _con.empty();
		}

仍然是调用list的成员函数来实现queue的成员函数,测试如下:

 C++——栈和队列容器


三.扩展

除了vector、list之外,还有一种容器可以作为队列的底层——deque。

C++——栈和队列容器

 deque的底层是由多个长度相同的数组组成,而这些数组则由一个指针数组来管理。

deque能够同时支持下标随机访问和头尾的插入删除,所以除了队列之外,在C++的底层,栈和队列实际上都是由deque来实现的。

 C++——栈和队列容器

这里我们不对deque进行展开讲解,仅供小伙伴们了解。 


总结

stack和queue的使用和模拟实现都非常简单,也算是为前边学习的复杂模拟的一点小放松。

喜欢本篇文章的小伙伴记得一键三连,我们下期再见!

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