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13.stack容器和queue容器

news 2025/9/30 7:51:38

前言：

stack是栈容器，queue是队列容器，这两个容器使用上都比较简单，且结构相似，就放到一起讲。

参考网站：https://legacy.cplusplus.com/

前言：

一、stack容器介绍

stack接口：

构造函数：

二、queue容器介绍

queue接口：

构造函数：

三、deque的简单介绍

总结：

一、stack容器介绍

stack实现了栈的结构，特点是先进后出，只有一端接口。

stack是一种容器适配器，所谓容器适配器即对其他的容器进行封装，然后提供一组接口来间接控制其元素。

stack封装的底层容器默认是deque（双端队列），不过vector，list这些容器也是符合要求的，但至少要支持这些操作：

empty
size
back
push_back
pop_back

stack接口：

和之前的vector、list这些比起来，stack提供的接口数量就很少了。

empty判断容器是否为空
size返回栈的数据个数
top返回栈顶元素
push负责入栈
pop负责出栈
swap用于交换数据

补充：

1. stack容器的pop接口没有返回值，所以如果需要反复取栈顶元素并出栈的话用不了pop的返回值，而只能先用top取栈顶元素，再pop出栈

2. 还重载了非成员函数swap，用于交换两个stack对象的值，用法：swap(stack1,stack2);

构造函数：

由于stack是容器适配器，所以不能直接用数据来进行初始化，而是需要传入一个容器对象，或者直接创建一个默认由deque实现的空对象。

不过stack支持用另一个容器的一段迭代器区间初始化。

实例代码：

	deque<int> mydeque(3, 100);          // 初始化3个数据的双端队列vector<int> myvector(2, 200);        // 初始化2个数据的顺序表stack<int> first;                    // 创建一个空stack对象stack<int> second(mydeque);		  // 用双端队列初始化stack对象stack<int, vector<int> > third;  // 指定使用vector作为适配器的底层容器stack<int, vector<int> > fourth(myvector);

二、queue容器介绍

queue实现了队列结构，特点是先进先出，有队头队尾两端接口。

queue也是一个容器适配器，默认底层容器是deque，底层容器至少需要满足这些操作：

empty
size
front
back
push_back
pop_front

queue接口：

queue的接口和stack极其相似：

empty判断容器是否为空
size返回队列的数据个数
top返回队顶元素
push负责队尾入队
pop负责队头出队
swap用于交换数据

queue的pop同样没有返回值，重载的非成员函数swap也同样可以交换queue对象。

构造函数：

构造方式也和stack类似：

	deque<int> mydeque(3, 100);          // 初始化3个数据的双端队列vector<int> myvector(2, 200);        // 初始化2个数据的顺序表queue<int> first;                    // 创建一个空queue对象queue<int> second(mydeque);		  // 用双端队列初始化queue对象queue<int, vector<int> > third;  // 指定使用vector作为适配器的底层容器queue<int, vector<int> > fourth(myvector);

三、deque的简单介绍

介绍stack和queue的时候都提到了deque，那也简单了解一下deque这个数据结构。

deque是双端队列，即可以头插头删，也可以尾插尾删，时间复杂度都是O(1)，但不保证先进先出

deque的优势：

支持随机访问（数组的优势）
支持头插头删，且时间复杂度尾O(1)（链表的优势）
不需要扩容，想用随时申请（链表的优势）
cpu告诉缓存命中率高

尽管deque结合了数组和链表的优势，但他还是不能取代替数组和链表，因为deque的几个优势都没有做到极致，更像是数组和链表结合的一个中和产物。

那我们来通过一张图看看deque是怎么实现的：

1. 所以deque其实就是申请多个数组，然后用链表的方式来管理这些数组

2. deque的迭代器比较复杂，由四个指针构成，_cur、_first、_last和_node，_cur表示当前具体的数据位置，_first表示buff数组的头，_last表示buff数组的尾，_node表示结点，即数组的位置