stack/queue的使用方法

Posted 2022-11-30

stack/queue的使用方法

stack(栈)和queue(队列)也是在程序设计中经常会用到的数据容器，STL为我们提供了方便的
stack(栈)的queue(队列)的实现。
准确地说，STL中的stack和queue不同于vector、list等容器，而是对这些容器的重新包装。
这里我们不去深入讨论STL的stack和queue的实现细节，而是来了解一些他们的基本使用。

1、stack
stack模板类的定义在<stack>头文件中。
stack模板类需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，但只有元素类型是必要
的，在不指定容器类型时，默认的容器类型为deque。
定义stack对象的示例代码如下：

stack<int>s1;
stack<string>s2;

stack的基本操作有：

入栈，如例：s.push(x);

出栈，如例：s.pop();注意，出栈操作只是删除栈顶元素，并不返回该元素。

访问栈顶，如例：s.top()

判断栈空，如例：s.empty()，当栈空时，返回true。

访问栈中的元素个数，如例：s.size()

2、queue

queue模板类的定义在<queue>头文件中。
与stack模板类很相似，queue模板类也需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类
型，元素类型是必要的，容器类型是可选的，默认为deque类型。

定义queue对象的示例代码如下：

queue<int>q1;

queue<double>q2;

queue的基本操作有：

入队，如例：q.push(x);将x接到队列的末端。

出队，如例：q.pop();弹出队列的第一个元素，注意，并不会返回被弹出元素的值。

访问队首元素，如例：q.front()，即最早被压入队列的元素。

访问队尾元素，如例：q.back()，即最后被压入队列的元素。

判断队列空，如例：q.empty()，当队列空时，返回true。

访问队列中的元素个数，如例：q.size()

3、priority_queue

在<queue>头文件中，还定义了另一个非常有用的模板类priority_queue(优先队列）。优先队
列与队列的差别在于优先队列不是按照入队的顺序出队，而是按照队列中元素的优先权顺序
出队（默认为大者优先，也可以通过指定算子来指定自己的优先顺序）。

priority_queue模板类有三个模板参数，第一个是元素类型，第二个容器类型，第三个是比
较算子。其中后两个都可以省略，默认容器为vector，默认算子为less，即小的往前排，大
的往后排（出队时序列尾的元素出队）。
定义priority_queue对象的示例代码如下：

priority_queue<int>q1;

priority_queue<pair<int,int> >q2;// 注意在两个尖括号之间一定要留空格。

priority_queue<int,vector<int>,greater<int>>q3;// 定义小的先出队

priority_queue的基本操作与queue相同。

初学者在使用priority_queue时，最困难的可能就是如何定义比较算子了。
如果是基本数据类型，或已定义了比较运算符的类，可以直接用STL的less算子和greater
算子——默认为使用less算子，即小的往前排，大的先出队。
如果要定义自己的比较算子，方法有多种，这里介绍其中的一种：重载比较运算符。优先队
列试图将两个元素x和y代入比较运算符(对less算子，调用x<y，对greater算子，调用x>y)，
若结果为真，则x排在y前面，y将先于x出队，反之，则将y排在x前面，x将先出队。
看下面这个简单的示例：

 

#include<iostream>
#include<queue>
usingnamespacestd;
classT

public:
intx,y,z;
T(inta,intb,intc):x(a),y(b),z(c)


;
booloperator<(constT&t1,constT&t2)

returnt1.z<t2.z;// 按照z的顺序来决定t1和t2的顺序

main()

priority_queue<T>q;
q.push(T(4,4,3));
q.push(T(2,2,5));
q.push(T(1,5,4));
q.push(T(3,3,6));
while(!q.empty())

Tt=q.top();q.pop();
cout<<t.x<<""<<t.y<<""<<t.z<<endl;

return1;

输出结果为(注意是按照z的顺序从大到小出队的)：
336
225
154
443
再看一个按照z的顺序从小到大出队的例子：

 

#include<iostream>
#include<queue>
usingnamespacestd;
classT

public:
intx,y,z;
T(inta,intb,intc):x(a),y(b),z(c)


;
booloperator>(constT&t1,constT&t2)

returnt1.z>t2.z;

main()

priority_queue<T,vector<T>,greater<T>>q;
q.push(T(4,4,3));
q.push(T(2,2,5));
q.push(T(1,5,4));
q.push(T(3,3,6));
while(!q.empty())

Tt=q.top();q.pop();
cout<<t.x<<""<<t.y<<""<<t.z<<endl;

return1;

输出结果为：
443
154
225
336
如果我们把第一个例子中的比较运算符重载为：

booloperator<(constT&t1,constT&t2)

     returnt1.z>t2.z;// 按照z的顺序来决定t1和t2的顺序

则第一个例子的程序会得到和第二个例子的程序相同的输出结果。
1.6 nth_element指定元素排序
nth_element一个容易看懂但解释比较麻烦的排序。用例子说会更方便：
班上有10个学生，我想知道分数排在倒数第4名的学生。
如果要满足上述需求，可以用sort排好序，然后取第4位（因为是由小到大排), 更聪明的
朋友会用partial_sort,只排前4位，然后得到第4位。其实这是你还是浪费，因为前两位你
根本没有必要排序，此时，你就需要nth_element:

template<classRandomAccessIterator>

voidnth_element(RandomAccessIteratorfirst,RandomAccessIteratornth,
RandomAccessIteratorlast);

template<classRandomAccessIterator,classStrictWeakOrdering>

voidnth_element(RandomAccessIteratorfirst,RandomAccessIteratornth,
RandomAccessIteratorlast,StrictWeakOrderingcomp);

对于上述实例需求，你只需要按下面要求修改1.4中的程序：

stable_sort(vect.begin(),vect.end(),less<student>());

替换为：

nth_element(vect.begin(),vect.begin()+3,vect.end(),less<student>());

运行结果为：
------beforesort...
Tom: 74
Jimy: 56
Mary: 92
Jessy: 85
Jone: 56
Bush: 52
Winter:77
Andyer:63
Lily: 76
Maryia:89
-----aftersort....
Jone: 56
Bush: 52
Jimy: 56
Andyer:63
Jessy: 85
Mary: 92
Winter:77
Tom: 74
Lily: 76
Maryia:89
第四个是谁？Andyer，这个倒霉的家伙。为什么是begin()+3而不是+4?我开始写这篇文章
的时候也没有在意，后来在ilovevc 的提醒下，发现了这个问题。begin()是第一个，begin()+1
是第二个，...begin()+3当然就是第四个了。