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【C++】stack与queue的使用与模拟实现

news 2025/10/8 5:39:26

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【C++】stack与queue的使用与模拟实现

✨前言：在C++ STL中，stack和queue是两个重要的数据结构组件，它们虽然简单却非常实用。与vector、list等容器不同，它们属于容器适配器，通过封装现有容器并提供特定接口来实现栈和队列的功能。接下来，让我们一起学习一下吧！！！
📖专栏：【C++成长之旅】

对于stack与queue的学习更为简单，但是它们与前面的string、vector……还是有本质区别，string是容器（container ），stack与queue是容器适配器（container adaptor）：

是因为它在现有容器的基础上，通过限制功能、改变接口，来“适配”出栈这种特定的数据结构。
也就是说，它的底层，可以是已有的容器，比如：list、vector……
关于容器适配器我会在下篇博客中来详细阐述，敬请期待，现在让我们来学习stack与queue吧。

对于stack和queue的思想，学过数据结构的都知道了，没学过的话也可以看看【栈与队列】。

一、stack与queue使用

【stack的参考文档】
【queue的参考文档】
两者的接口都很简单，我们要不展开说明了，来简单应用一下吧。

// stack使用示例
#include <stack>
#include <iostream>
using namespace std;int main() {stack<int> st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);while (!st.empty()) {cout << st.top() << " ";  // 输出: 3 2 1st.pop();}return 0;
}

输出：3 2 1
接着就直接来看几个相对应的题吧：
题1：《用栈实现队列》
这个题很简单，但是我们要来体会C++中STL的方便，假设我们用C语言来完成的话，首先要自己实现一个栈才可以解题，但C++不需要。
参考题解：

class MyQueue {
private:stack<int> inStack, outStack;void in2out() {while (!inStack.empty()) {outStack.push(inStack.top());inStack.pop();}}public:MyQueue() {}void push(int x) { inStack.push(x); }int pop() {if (outStack.empty()) {in2out();}int x = outStack.top();outStack.pop();return x;}int peek() {if (outStack.empty()) {in2out();}return outStack.top();}bool empty() { return inStack.empty() && outStack.empty(); }
};

有兴趣的自己也可以练练，STL我们要多使用才可以掌握，多练。
题2：《用队列实现栈》，有时间也可以练练

二、stack模拟实现

对于两者的模拟实现也很简单，前面说过，它们两者是容器适配器。
所以对于stack我们可以用vector来封装：

    template<class T, class Con = std::vector<T>>class stack{public:stack()  //默认构造函数{}void push(const T& x)  //入栈操作{_c.push_back(x);  //使用底层容器的push_back}void pop()  // 出栈操作{_c.pop_back();  // 使用底层容器的pop_back}T& top(){return _c.back();}const T& top()const{return _c.back();}size_t size()const{return _c.size();}bool empty()const{return _c.empty();}private:Con _c;};

怎么，是不是很简单，不要我们再像vector一样实现一个底层的结构。

三、queue模拟实现

对于queue，我们也可以用vector来封装，因为queue的接口中存在头删和尾插，因此使用vector来封装效率太低（vector在头部删除时需要移动所有后续元素，时间复杂度为O(n)，而list的pop_front是O(1)操作。），故可以借助list来模拟实
现queue，具体如下：

    template<class T, class Con = std::list<T>>class queue{public:queue(){ }void push(const T& x){_c.push_back(x);}void pop(){_c.pop_front();}T& back(){return _c.back();}const T& back()const{return _c.back();}T& front(){return _c.front();}const T& front()const{return _c.front();}size_t size()const{return _c.size();}bool empty()const{return _c.empty();}private:Con _c;};