栈和队列

最新推荐文章于 2025-03-10 18:00:53 发布

Silence723

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分类专栏： C++ 知识点总结文章标签：栈和队列

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本文介绍了栈和队列这两种基本的数据结构。栈采用数组实现，支持动态扩容，并提供了拷贝构造函数及赋值运算符重载等成员函数；队列采用链表实现，支持高效的插入与删除操作。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

栈的定义--Stack

栈只允许在末端（即是栈顶）进行插入和删除的线性表。栈具有后进先出的特性（LIFO，Last In First Out）。

线性表分为：顺序表和链表。

栈：只允许在尾上（即是栈顶）进行插入与删除。

队列：它是在队尾插入，队头删除。

下图是详细说明：

2、栈选数组（即顺序表）结构时（比选链表结构更好）：因为选数组结构可以进行size++与size--，而且效率高。

栈选链表结构：

3、队列选数组结构时：选数组结构不好，因为删除时需要整体前移，因为队列是在队头进行删除，删除了队头元素时，其后面所跟的其他元素就需要整体向前移一位。效率较低。

队列选链表结构时：比选数组结构好，因为插入和删除元素时方便。

下面是关于栈的实现：

#include<iostream>

#include<string>

usingnamespacestd;

template<classT>

//栈有动态与静态之分

//栈适合用顺序表（无中间插入与删除时最好用数组），因为栈选顺序表（即是数组），进行size++与size--比较方便，而且效率较高。并且它的CPU高速缓存利用（即命中）率更高，命中，即是缓存中有，用时可以直接从缓存中取数据。

classstack

{

protected:

T* _a; //T类型的指针，指向顺序表(数组)

size_t_size; //数据的个数

size_t_capacity; //栈的容量

public:

stack(conststack<T> & s)//拷贝构造函数

:_a(newT[_size]) //此处的_size也可以换成_capacity，但是最好不要，因为这样会浪费空间。

，_size(s._size)

, _capacity(s._size)

{

for(size_ti = 0; i < _size; ++i)

{

_a[i] =s.q[i];

}

//stack<T> &operator=(const stack<T> &s) //赋值运算符重载

//{

//赋值运算符重载的传统写法

// if (this != &s) //首先判断是不是自己给自己赋值

// {

// //此处记住不能先释放空间，即delete[] _a，因为先释放再分配空间有缺陷，因为开辟空间可能会失败，但是释放空间一定会成功。

// T* tmp = new T[s._size];

// for (size_t i = 0; i < _size; ++i)

// {

// tmp[i] = s._a[i];

// }

// delete[] _a;

// _a = tmp;

// }

// return *this;

//}

stack<T> &operator=(conststack<T> &s)

{

//赋值运算符重载的现代写法(更好)

swap(_a,s._a);

swap(_size,s._size);

swap(_capacity,s._capacity);

return*this;

}

voidPush(constT&x)

{

//检查容量

_CheckCpapacity();

_a[_size++] =x;

}

voidPop()

{

assert(_size > 0);

--_size;

}

T& Top() //返回栈顶元素

{

assert(_size > 0);

return_a[_size - 1];

}

boolEmpty()

{

return_size == 0;

}

size_t size()

{

return

}

protected:

void_CheckCapacity()

{

if(_size == _capacity)

{

_capacity = _capacity * 2 + 3;

T* tmp =newT[_capacity];

if(_a)

{

for(size_ti = 0; i < _size; ++i)

{

tmp[i] = _a[i];

}

delete[] _a;

}

_a = tmp;

}

};

队列的定义

队列值允许在表的队尾进行插入，在表对头进行删除。队列具有先进先出的特性。（FIFO，first In First Out）

//队列全是动态，没有静态。最好用链式结构。

template<typenameT>

structNode

{

T_data;

Node<T> * _next;

};

template<classT>

classqueue

{

protected:

Node<T> * _tail;

Node<T> * _head;

public:

queue()

:_head(NULL)

, _tail(NULL)

{}

queue(constqueue<T> & q) //拷贝构造函数

:_head(NULL)

, _tail(NULL)

{

Node<T> *cur =q._head;

while(cur)

{

Push(cur->_data);

cur = cur->_next;

}

//queue<T> &operator=(const queue &q) //赋值运算符重载

//{

// //传统写法

// if (this != &q)

// {

// clear();

// Node<T> *cur = q._head;

// while (cur)

// {

// Push(cur->_data);

// cur = cur->_next;

// }

// return *this;

//}

queue<T> &operator=(constqueue&q) //赋值运算符重载

{

//现代写法

swap(_head,q._head);

swap(_tail,q._tail);

return*this;

}

~queue()

{

Node<T> *cur = _head;

while(cur)

{

Node<T> *del = cur;

cur = cur->_next;

deletedel;

}

_head =NULL;

_tail =NULL;

}

voidPush(constT&x)

{

if(_head ==NULL)

{

_head = _tail =newNode<T>(x);

}

else

{

_tail->_next =newNode<T>(x);

_tail = _tail->_next;

}

voidPop() //出队操作，，有三种情况，分别为队列为空，队列只有一个结点，队列有多个结点。

{

assert(_head);

if(_head == _tail) //头指针等于尾指针，即只有一个结点。

{

delete_head;

_head = _tail =NULL;

}

else

{

Node<T> *del = _head;

_head = _head->_next;

deletedel;

}

T& Front() //返回队列的第一个元素

{

return_head->_data;

}

T& Back() //返回队列的最后一个元素

{

return_tail->_data;

}

boolEmpty() //判断队列是否为空

{

return_head ==NULL;

}

size_tsize() //返回队列的结点的个数

{

size_tsize = 0;

Node<T> *cur = _head;

while(cur)

{

++size;

cur = cur->_next;

}

returnsize;

}

};