《C++ Stack 与 Queue 完全使用指南：基础操作 + 经典场景 + 实战习题》

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🎬 博主简介：

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前言：

stack（栈）和 queue（队列）是 C++ 标准库中两种常用的适配器容器，它们的核心价值在于提供严格的数据访问规则（后进先出 / 先进先出），广泛应用于算法设计和业务逻辑实现。本文聚焦 “实际使用”，通过清晰的接口说明和场景示例，帮你快速掌握这两种容器的用法。

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一. 先搞懂基础：Stack 与 Queue 的核心特性

在写代码前，首先要明确两者的 “数据访问规则”—— 这是它们区别于其他容器的关键：

容器	核心规则	访问特性	适用场景
stack	后进先出（LIFO）	仅能访问“栈顶”元素	函数调用栈、表达式求值、撤销操作
queue	先进先出（FIFO）	仅能访问“队头”和“队尾”元素	任务调度、消息队列、广度优先搜索（BFS）

两者的共性是 “限制访问”：不支持随机访问（如 [] 下标），也不支持迭代器遍历 —— 目的是强制遵循其数据规则，避免错误的访问方式

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二. Stack（栈）：后进先出（LIFO）的容器

2.1 核心特性：

• 访问规则：只能从"栈顶"添加或删除元素(最后入栈的元素最先出栈)
• 适用场景：函数调用栈，表达式求值等。

参考文档：stack - C++ Reference

2.2 头文件与定义

#include <stack>  // 必须包含头文件
using namespace std;// 定义栈：默认存储int类型，底层依赖deque实现
stack<int> st;// 可指定底层容器（如vector、list）
stack<int, vector<int>> st_v;  // 基于vector的栈
stack<int, list<int>> st_l;    // 基于list的栈

2.3 常用接口全解析

接口	功能描述	示例
push(val)	向栈顶添加元素，新元素成为新的栈顶	st.push(10);
pop()	删除当前栈顶元素（操作后原栈顶的下一个元素成为新栈顶），无返回值，需先确保栈非空	st.pop();
top()	返回栈顶元素的引用（可直接读取或修改栈顶值），需先确保栈非空	int x = st.top();（读取）；st.top() = 20;（修改）
size()	返回栈中当前存储的元素总个数，返回值为无符号整数（size_t）	cout << st.size();
empty()	判断栈是否为空，若栈中无元素则返回 true，否则返回 false	if (st.empty()) { ... }

2.4 基础用法演示

void test_stack()
{stack<int> st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);st.emplace(4);while (!st.empty()){cout << st.top() << " ";st.pop();}cout << endl;
}int main()
{test_stack();
}

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三. Queue（队列）：先进先出（FIFO）的容器

3.1 核心特性：

• 访问规则：从"队尾"添加元素，从"队头"删除元素(最先入队的元素最先出队)
• 适用场景：任务调度（如打印队列）、消息队列、广度优先搜索（BFS）等

参考文档：queue - C++ Reference

3.2 头文件与定义：

#include <queue>  // 必须包含的头文件
using namespace std;// 定义队列：默认底层依赖deque实现
queue<int> q;// 可指定底层容器（如list，不建议用vector，因vector头删效率低）
queue<int, list<int>> q_l;  // 基于list的队列

3.3 常用接口全解析

接口	功能描述	示例
push(val)	向队列的队尾添加一个元素，新元素成为队列的最后一个元素，操作后队列长度+1	q.push("任务1");
pop()	删除队列的队头元素（即最早入队的元素），操作后队列长度-1，无返回值（需先通过 front() 获取队头元素再删除）	q.pop();
front()	返回队列队头元素的引用（可读取或修改），仅访问不删除，需确保队列非空	string task = q.front();（读取）；q.front() = "优先任务1";（修改）
back()	返回队列队尾元素的引用（可读取或修改），仅访问不删除，需确保队列非空	string last = q.back();（读取）；q.back() = "最后任务";（修改）
size()	返回队列中当前存储的元素总个数，返回值类型为 size_t（无符号整数）	cout << q.size();
empty()	判断队列是否为空：若队列中无元素则返回 true，有元素则返回 false，常用于遍历或删除前判断队列状态	if (q.empty()) { cout << "队列为空"; }

3.4 基础用法演示

void test_queue()
{queue<int> q;q.push(1);q.push(2);q.push(3);q.emplace(4);while (!q.empty()){cout << q.front() << " ";q.pop();}cout << endl;
}int main()
{//test_stack();test_queue();
}

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四. 实战练习题

4.1 最小栈

题目链接：

155. 最小栈 - 力扣（LeetCode）

题目描述：

题目示例：

C++算法代码：

class MinStack {
public:MinStack() {//可以啥都不写，甚至可以删掉//会去调这个自定义类型的默认构造}void push(int val) {_st.push(val);if(_minst.empty()||_minst.top()>=val)_minst.push(val);}void pop() {if(_minst.top()==_st.top())_minst.pop();_st.pop();}int top() {return _st.top();}int getMin() {return _minst.top();}
private:stack<int> _st;stack<int> _minst;
};
/*** Your MinStack object will be instantiated and called as such:* MinStack* obj = new MinStack();* obj->push(val);* obj->pop();* int param_3 = obj->top();* int param_4 = obj->getMin();*/

图解：

4.2 栈的压入、弹出序列

题目链接：

栈的压入、弹出序列_牛客题霸_牛客网

题目描述：

题目示例：

C++算法代码：

class Solution {
public:/*** 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可** * @param pushV int整型vector * @param popV int整型vector * @return bool布尔型*/bool IsPopOrder(vector<int>& pushV, vector<int>& popV) {int pushi=0,popi=0;stack<int> st;while(pushi<pushV.size()){st.push(pushV[pushi]);while(!st.empty()&&st.top()==popV[popi]){st.pop();popi++;}pushi++;}return st.empty();}
};

图解：

4.3 逆波兰表达式求值

题目链接：

150. 逆波兰表达式求值 - 力扣（LeetCode）

题目描述：

题目示例：

补充说明：

C++算法代码：

class Solution {
public:int evalRPN(vector<string>& tokens) {stack<int> st;for(auto& str:tokens){if(str=="+"||str=="-"||str=="*"||str=="/"){//运算符int right=st.top();st.pop();int left=st.top();st.pop();switch(str[0]){case '+':st.push(left+right);break;case '-':st.push(left-right);break;case '*':st.push(left*right);break;case '/':st.push(left/right);break;}}else{//运算数st.push(stoi(str));}}return st.top();}
};

图解：

4.4 二叉树的层序遍历

题目链接：

102. 二叉树的层序遍历 - 力扣（LeetCode）

题目描述：

题目示例：

C++算法代码：

/*** Definition for a binary tree node.* struct TreeNode {*     int val;*     TreeNode *left;*     TreeNode *right;*     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}*     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}*     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}* };*/
class Solution {
public:vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {queue<TreeNode*> q;int levelSize=0;if(root){q.push(root);levelSize=1;}vector<vector<int>> vv;while(!q.empty()){vector<int> v;//一层一层的出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);//现在的leveSize等于当前队列的sizelevelSize=q.size();}return vv;}
};

图解：
每次只出当前层的元素，出之前把它的左右孩子插入栈中，等到当前层的出完出去之后更新levelSize,此时刚好等于现在栈中的元素个数。

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结尾：

往期回顾：
C++ 手写 List 容器实战：从双向链表原理到完整功能落地，附源码与测试验证
结语：Stack 和 Queue 作为 C++ 标准库中经典的适配器容器，凭借明确的访问规则在各类场景中发光发热。掌握它们的基础操作，再结合实战习题打磨，就能轻松应对算法与业务中的数据管理需求，快去实践吧～

✨把这些内容吃透超牛的！放松下吧✨ ʕ˘ᴥ˘ʔ づきらど