C++ stack、queue栈和队列的使用——附加算法题

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栈和队列

1.1stack的介绍

官方文档❀stack介绍

1.2stack的函数使用

函数说明	接口说明	参数说明	返回类型
stack()	构造空栈	无参	none
empty()	检测stack是否为空	无参	bool
size()	返回stack中元素的个数	无参	size_type
top()	返回栈顶元素的引用	无参	栈顶元素
push()	将元素val压入stack中	const value_type& val或value_type&& val	none
pop()	将stack中尾部元素弹出	无参	none

2.1queue介绍

queue
官方文档❀
queue介绍

1. 队列是一种容器适配器，专门用于在FIFO上下文(先进先出)中操作，其中从容器一端插入元素，另一端提取元素。
2. 队列作为容器适配器实现，容器适配器即将特定容器类封装作为其底层容器类，queue提供一组特定的成员函数来访问其元素。元素从队尾入队列，从队头出队列。
3. 底层容器可以是标准容器类模板之一，也可以是其他专门设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作:

empty：检测队列是否为空
size：返回队列中有效元素的个数
front：返回队头元素的引用
back：返回队尾元素的引用
push_back：在队列尾部入队列
pop_front：在队列头部出队列

4. 标准容器类deque和list满足了这些要求。默认情况下，如果没有为queue实例化指定容器类，则使用标准容器deque。

• 用代码来彻底理解容器适配器

#include <iostream>
#include <stack>  // 容器适配器 stack
#include <deque>  // 底层默认容器 dequeint main() {std::stack<int> my_stack;// 栈的核心操作：入栈（只能从栈顶添加）my_stack.push(10);  // 栈：[10]my_stack.push(20);  // 栈：[10, 20]（20 在栈顶）my_stack.push(30);  // 栈：[10, 20, 30]（30 在栈顶）// 栈的核心操作：取栈顶元素（只能看最上面的）std::cout << "栈顶元素：" << my_stack.top() << std::endl;  // 输出 30// 栈的核心操作：出栈（只能从栈顶删除）my_stack.pop();  // 移除 30，栈变为 [10, 20]std::cout << "出栈后栈顶：" << my_stack.top() << std::endl;  // 输出 20// 查看栈的大小std::cout << "栈的大小：" << my_stack.size() << std::endl;  // 输出 2return 0;
}

上述代码是一个stack栈基本功能的实现，你可能会有疑问，这代码明明是stack功能实现。关deque什么事情？关容器适配器什么事情？

别急，这就是容器适配器的最核心的功能。
容器适配器它本身作为容器底层实现部分，它的代码实现你是看不到的。上述代码看似创建了stack，看似在stack中push、pop了，但是实际上只是在容器适配器——deque上进行的push、pop。只不过，容器适配器提供了几个接口来供我们使用，我们就觉得实际是在stack上操作的。

正式因为deque——容器适配器它太灵活，（功能太多）不符合栈的规则。因此我们创建了一个栈用来接受适配器为我们提供的部分接口，其余接口stack都用不到

2.2queue的函数使用

函数说明	接口说明	参数说明	返回类型
queue()	构造空队列	无参	none
empty()	检测队列是否为空，是则返回true，否则返回false	无参	bool
size()	返回队列中有效元素的个数	无参	size_type
front()	返回队头元素的引用	无参	首元素
back()	返回队尾元素的引用	无参	末元素
push()	在队尾将元素val入队列	const value_type& val或value_type&& val	none
pop()	将队头元素出队列	无参	none

stack

最小栈

最小栈链接

思路图解

代码实现

#include<stack>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include <climits>
using namespace std;class MinStack
{stack<int>stack_initial;stack<int>stack_min;
public:MinStack(){stack_min.push(INT_MAX);//初始化技巧}void push(int val){stack_initial.push(val);stack_min.push(min(stack_min.top(),val));}void pop(){stack_initial.pop();stack_min.pop();}int top(){return stack_initial.top();}int getMin(){return stack_min.top();}};int main()
{// 创建MinStack对象MinStack minStack;// 调用各种方法minStack.push(-2);minStack.push(0);minStack.push(-3);cout << "当前最小值: " << minStack.getMin() << endl;  // 输出 -3minStack.pop();  // 弹出-3cout << "栈顶元素: " << minStack.top() << endl;       // 输出 0cout << "当前最小值: " << minStack.getMin() << endl;  // 输出 -2
}

栈的弹出压入序列

栈的弹出压入序列链接
题目

思路图解

代码实现

#include<stack>
#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;int main()
{int n; cout << "输入数据个数:";cin >> n;vector<int>initial_v(n);vector<int>end_v(n);auto it_ini = initial_v.begin();auto it_end = end_v.begin();while (it_ini != initial_v.end()){int i; cin >> i;*it_ini = i;it_ini++;}while (it_end != end_v.end()){int i; cin >> i;*it_end = i;it_end++;}stack<int>s1;int id = 0;//id用来记录偏移量for (int i = 0; i < n; i++){s1.push(initial_v[i]);while (s1.empty() == false&&s1.top() == end_v[id])  //为空时就会崩{s1.pop();id++;}}if (id == n){cout << "相等" << endl;}else{cout << "不等" << endl;}return 0;
}

逆波兰表达式

逆波兰表达式链接
题目

思路图解

代码

#include<iostream>
#include<stack>
#include<vector>
#include<string>
#include<cstdlib>//引入标准库，字符串整数函数atoiusing namespace std;class Solution
{
public:int evalRPN(vector<string>& tokens)//这里不是创建，创建需要花费更高代价{stack<int>st;for (string&s:tokens)//范围for可以使用auto自动识别，也可以指名变量{if (s == "+" || s == "-" || s == "*" || s == "/"){int b = st.top();st.pop();int a = st.top();st.pop();if (s == "+"){st.push(a + b);}else if (s == "-"){st.push(a - b);}else if (s == "*"){st.push(a * b);}else if (s == "/"){st.push(a / b);}}else{int num = atoi(s.c_str());st.push(num);}}return st.top();}};// 主函数：演示如何调用evalRPN
int main() {// 1. 构造逆波兰表达式的tokens向量// 示例表达式：((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5vector<string> tokens = {"10", "6", "9", "3", "+", "-11", "*", "/", "*", "17", "+", "5", "+"};// 2. 创建Solution对象Solution solution;// 3. 调用evalRPN函数计算结果int result = solution.evalRPN(tokens);// 4. 输出结果（预期输出：22）cout << "表达式的计算结果为：" << result << endl;return 0;
}

队列

用队列实现栈

题目

题目就是用队列实现栈，没有找到相似的题目

代码实现

#include <queue>
using namespace std;class MyStack {
private:queue<int> q1;  // 主队列（存储栈元素）queue<int> q2;  // 辅助队列（临时转移元素）public:MyStack() {}  // 构造函数，默认初始化队列// 入栈：直接加入主队列q1void push(int x) {q1.push(x);}// 出栈：弹出栈顶元素（q1的最后一个元素）int pop() {// 步骤1：将q1中除最后一个元素外，全部移到q2while (q1.size() > 1) {q2.push(q1.front());  // 取q1队头，加入q2q1.pop();             // 移除q1队头}// 步骤2：此时q1只剩1个元素（栈顶），弹出并记录int top_val = q1.front();q1.pop();// 步骤3：将q2的元素移回q1，恢复主队列swap(q1, q2);  // 交换两个队列，等价于q1 = q2，q2清空return top_val;}// 获取栈顶元素（不弹出）int top() {// 复用pop的逻辑，但不移除最后一个元素while (q1.size() > 1) {q2.push(q1.front());q1.pop();}int top_val = q1.front();  // 记录栈顶// 把最后一个元素也移到q2，再整体移回q1（保持原状态）q2.push(q1.front());q1.pop();swap(q1, q2);return top_val;}// 判断栈是否为空bool empty() {return q1.empty();  // 主队列空则栈空}
};