代码随想录算法训练10 | 栈和队列-理论基础、232.用栈实现队列、225. 用队列实现栈

原创已于 2023-12-08 13:26:06 修改 · 408 阅读

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于 2023-12-08 13:25:06 首次发布

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本文介绍了栈和队列的基本概念，探讨了STL中的实现方式，以及如何用栈和队列进行模拟操作，包括用一个队列实现栈的实例。

栈和队列-理论基础

参考：代码随想录

栈（stack）

栈是以底层容器完成其所有的工作，对外提供统一的接口，底层容器是可插拔的（也就是说我们可以控制使用哪种容器来实现栈的功能）；

STL 中栈是用什么容器实现的？

从下图中可以看出，栈的内部结构，栈的底层实现可以是vector，deque，list 都是可以的，主要就是数组和链表的底层实现；

我们常用的SGI STL，如果没有指定底层实现的话，默认是以deque为缺省情况下栈的底层结构；

deque是一个双向队列，只要封住一段，只开通另一端就可以实现栈的逻辑了；

我们也可以指定vector为栈的底层实现，初始化语句如下：

std::stack<int, std::vector<int> > third;  // 使用vector为底层容器的栈

队列（queue）

队列的情况与栈是一样的；

队列中先进先出的数据结构，同样不允许有遍历行为，不提供迭代器, SGI STL中队列一样是以deque为缺省情况下的底部结构；

也可以指定list 为起底层实现，初始化queue的语句如下：

std::queue<int, std::list<int>> third; // 定义以list为底层容器的队列

232.用栈实现队列

大家可以先看视频，了解一下模拟的过程，然后写代码会轻松很多。

题目链接/文章讲解/视频讲解：代码随想录

#include <iostream>
#include <stack>

using namespace std;

class MyQueue {
public:
    stack<int> stIn;  // 输入栈，用于入队操作
    stack<int> stOut; // 输出栈，用于出队操作

    // 构造函数，初始化对象
    MyQueue() {}
    // 入队操作，将元素 x 推入队列的尾部
    void push(int x) { stIn.push(x); }

    // 出队操作，删除队列的头部元素并返回
    int pop() {
        // 只有当stOut为空的时候，再从stIn里导入数据（导入stIn全部数据）
        if (stOut.empty()) {
            // 从stIn导入数据直到stIn为空
            while (!stIn.empty()) {
                stOut.push(stIn.top());
                stIn.pop();
            }
        }
        // 返回 stOut 的栈顶元素（即队列的头部元素）
        int result = stOut.top();
        stOut.pop();
        return result;
    }

    // 获取队列的头部元素，但不删除
    int peek() {
        // this 指的是调用该函数的 MyQueue 类的对象
        int res = this->pop(); // 直接使用已有的pop函数
        stOut.push(res);       // 因为pop函数弹出了元素res，所以再添加回去
        return res;
    }

    /** Returns whether the queue is empty. */
    bool empty() { return stIn.empty() && stOut.empty(); }
};

int main() {
    MyQueue queue;

    // 入队操作
    queue.push(1);
    queue.push(2);

    // 获取头部元素，但不删除
    cout << "Peek: " << queue.peek() << endl;

    // 出队操作
    cout << "Pop: " << queue.pop() << endl;

    // 检查队列是否为空
    cout << "Is the queue empty? " << (queue.empty() ? "Yes" : "No") << endl;

    cin.get();
    return 0;
}

225. 用队列实现栈

可以大家惯性思维，以为还要两个队列来模拟栈，其实只用一个队列就可以模拟栈了。

建议大家掌握一个队列的方法，更简单一些，可以先看视频讲解

题目链接/文章讲解/视频讲解：代码随想录