1、Stack
(1)定义
栈是一种容器适配器,特别为后入先出而设计的一种(LIFO ),那种数据被插入,然后再容器末端取出。
默认情况下,如果没有容器类被指定成为一个提别的stack 类,标准的容器类模板就是deque 队列。
堆栈是一个线性表,插入和删除只在表的一端进行。这一端称为栈顶(Stack Top),另一端则为栈底(Stack Bottom)。堆栈的元素插入称为入栈,元素的删除称为出栈。由于元素的入栈和出栈总在栈顶进行,因此,堆栈是一个后进先出(Last In First Out)表(queue是FIFO),即 LIFO 表。
(2)底层实现
实现C++ STL,栈有两个参数:
template < class T, class Container = deque<T> > class stack;
template < class T, class Container = deque<T> > class stack;
参数示意:
T: 元素类型
Container: 被用于存储和访问元素的的类型
T: 元素类型
Container: 被用于存储和访问元素的的类型
C++ STL 的堆栈泛化是直接通过现有的序列容器来实现的,默认使用双端队列deque的数据结构。
当然,可以采用其他线性结构(vector 或 list等),只要提供堆栈的入栈、出栈、栈顶元素访问和判断是否为空的操作即可。
由于堆栈的底层使用的是其他容器,因此,堆栈可看做是一种适配器,将一种容器转换为另一种容器(堆栈容器)。
为了严格遵循堆栈的数据后进先出原则,stack 不提供元素的任何迭代器操作,因此,stack 容器也就不会向外部提供可用的前向或反向迭代器类型。
拓展:
Q:为什么stack和queue没有迭代器?让这些容器具备迭代器岂不是更方便?
A:一个容器的方法与其本身特性密切联系,stack和queue分别是FILO和FIFO的线性表,不允许其他的进出方式,为了严格遵守这种原则,故不提供迭代器操作。deque是双向队列,提供迭代器。
(3)使用
stack堆栈容器的C++标准头文件为 stack ,必须用宏语句 "#include <stack>" 包含进来,才可对 stack 堆栈的程序进行编译。
2、成员函数
(1)创建 stack 对象
使用堆栈前,先要利用构造函数进行初始化,创建一个堆栈对象,以进行元素的入栈、出栈等操作。
1. stack()
默认构造函数,创建一个空的 stack 对象。
例如,下面一行代码使用默认的 deque 为底层容器,创建一个空的堆栈对象 s 。
stack<int> s;
2. stack(const stack&)
复制构造函数,用一个 stack 堆栈创建一个新的堆栈。
例如,下面的代码利用 s1 ,创建一个以双向链表为底层容器的空堆栈对象 s2 。
// stack<int, list<int> > s1;
stack<int, list<int> > s2(s1);
使用堆栈前,先要利用构造函数进行初始化,创建一个堆栈对象,以进行元素的入栈、出栈等操作。
1. stack()
默认构造函数,创建一个空的 stack 对象。
例如,下面一行代码使用默认的 deque 为底层容器,创建一个空的堆栈对象 s 。
stack<int> s;
2. stack(const stack&)
复制构造函数,用一个 stack 堆栈创建一个新的堆栈。
例如,下面的代码利用 s1 ,创建一个以双向链表为底层容器的空堆栈对象 s2 。
// stack<int, list<int> > s1;
stack<int, list<int> > s2(s1);
(2)元素入栈
stack堆栈容器的元素入栈函数为push函数。
由于 C++ STL 的堆栈函数是不预设大小的,因此,入栈函数就不考虑堆栈空间是否为满,均将元素压入堆栈,从而函数没有标明入栈成功与否的返回值。
如下是他的使用原型:
void push(const value_type& x)
void push ( const T& x );
void push(const value_type& x)
void push ( const T& x );
示例:
// stack::push/pop
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main ()
{
stack<int> mystack;
for (int i=0; i<5; ++i) mystack.push(i);
cout << "Popping out elements...";
while (!mystack.empty())
{
cout << " " << mystack.top();
mystack.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}
//output:Popping out elements... 4 3 2 1 0
// stack::push/pop
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main ()
{
stack<int> mystack;
for (int i=0; i<5; ++i) mystack.push(i);
cout << "Popping out elements...";
while (!mystack.empty())
{
cout << " " << mystack.top();
mystack.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}
//output:Popping out elements... 4 3 2 1 0
(3)元素出栈
stack容器的元素出栈函数为 pop 函数,由于函数并没有判断堆栈是否为空,才进行元素的弹出,因此,需要自行判断堆栈是否为空,才可执行 pop 函数。
void pop()
void pop()
示例:
下面的示例代码,将堆栈的所有元素全部出栈
// stack<int> s;
while(!s.empty())
{
s.pop();// 出栈
}
下面的示例代码,将堆栈的所有元素全部出栈
// stack<int> s;
while(!s.empty())
{
s.pop();// 出栈
}
// stack::push/pop
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main ()
{
stack<int> mystack;
for (int i=0; i<5; ++i) mystack.push(i);
cout << "Popping out elements...";
while (!mystack.empty())
{
cout << " " << mystack.top();
mystack.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}
//output:Popping out elements... 4 3 2 1 0
// stack::push/pop
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main ()
{
stack<int> mystack;
for (int i=0; i<5; ++i) mystack.push(i);
cout << "Popping out elements...";
while (!mystack.empty())
{
cout << " " << mystack.top();
mystack.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}
//output:Popping out elements... 4 3 2 1 0
(4)取栈顶元素
value_type& top()
value_type& top()
value_type& top ( );
const value_type& top ( ) const;
value_type& top ( );
const value_type& top ( ) const;
示例:
// test_stack.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
#include "stdafx.h"
#include <stack>
#include <vector>
#include <deque>
#include <iostream>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
stack<int> mystack;
mystack.push(10);
mystack.push(20);
mystack.top()-=5;
cout << "mystack.top() is now " << mystack.top() << endl;
return 0;
}
//output:
mystack.top() is now 15
// test_stack.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
#include "stdafx.h"
#include <stack>
#include <vector>
#include <deque>
#include <iostream>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
stack<int> mystack;
mystack.push(10);
mystack.push(20);
mystack.top()-=5;
cout << "mystack.top() is now " << mystack.top() << endl;
return 0;
}
//output:
mystack.top() is now 15
(5)堆栈非空判断
随着堆栈元素不断出栈,堆栈可能会出现空的情况,因此,一般需要调用 empty 函数判断是否非空,才作元素出栈和取栈顶元素的操作。
bool empty()
//判断堆栈是否为空,返回 true 表示堆栈已空,false 表示堆栈非空。
bool empty()
//判断堆栈是否为空,返回 true 表示堆栈已空,false 表示堆栈非空。
示例:
// stack::empty
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main ()
{
stack<int> mystack;
int sum (0);
for (int i=1;i<=10;i++) mystack.push(i);
while (!mystack.empty())
{
sum += mystack.top();
mystack.pop();
}
cout << "total: " << sum << endl;
return 0;
}
//output:55
// stack::empty
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main ()
{
stack<int> mystack;
int sum (0);
for (int i=1;i<=10;i++) mystack.push(i);
while (!mystack.empty())
{
sum += mystack.top();
mystack.pop();
}
cout << "total: " << sum << endl;
return 0;
}
//output:55
(6)访问栈中的元素个数
堆栈的元素个数可用 size 函数获得。每次元素入栈前,先检查当前堆栈的大小,超过某个界限值,则不允许元素入栈,以此可实现一个具有一定容量限制的堆栈。
size_type size ( ) const;
//计算栈对象元素个数
size_type size ( ) const;
//计算栈对象元素个数
示例:
// stack::size
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main ()
{
stack<int> myints;
cout << "0. size: " << (int) myints.size() << endl;
for (int i=0; i<5; i++) myints.push(i);
cout << "1. size: " << (int) myints.size() << endl;
myints.pop();
cout << "2. size: " << (int) myints.size() << endl;
return 0;
}
//output:
0. size: 0
1. size: 5
2. size: 4
// stack::size
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main ()
{
stack<int> myints;
cout << "0. size: " << (int) myints.size() << endl;
for (int i=0; i<5; i++) myints.push(i);
cout << "1. size: " << (int) myints.size() << endl;
myints.pop();
cout << "2. size: " << (int) myints.size() << endl;
return 0;
}
//output:
0. size: 0
1. size: 5
2. size: 4