C++ STL stack用法

本文详细介绍了C++标准模板库(STL)中的Stack容器的构造、成员函数及使用方法,包括如何构造不同类型的栈,如使用deque或vector作为底层容器的栈,以及如何进行push、pop、top等操作。

构造

template <class T, class Container = deque<T>> class stack;

如上,这对尖括号中有两个参数,第一个是T,表示栈中存放的数据的类型,比如int,double,或者结构体之类。

第二个参数指明底层实现的容器类型,也就是指明这个栈的内部实现方式,比如vector,deque,list。如果不指明它,默认使用deque(双端队列)。当然一般情况下不需要指定这一项参数。

// 构造 stacks
#include <iostream>
#include <stack>          // 使用栈stack
#include <vector>         // vector
#include <deque>          // deque
using namespace std;

int main ()
{
    stack<int> first;                            //构造一个用于存放int类型的空栈(默认底层容器为deque),size=0。这是最简单也是最常用的方式
    
    deque<int> mydeque (3,100);                  //构造一个包含3个int元素的双端队列
    stack<int> second (mydeque);                 //用自己的双端队列构造一个栈(size=3)

    stack<int,vector<int> > third;               //指明用vector实现一个栈(存放int),空栈size=0
    
    vector<int> myvector (2,200);                //构造一个存放2个元素的vector
    stack<int,vector<int> > fourth (myvector);   //用自己的vector构造一个栈,size=2

    //输出四个栈的大小
    cout << "size of first: " << first.size() << endl;
    cout << "size of second: " << second.size() << endl;
    cout << "size of third: " << third.size() << endl;
    cout << "size of fourth: " << fourth.size() << endl;

    return 0;
}

输出结果:

size of first: 0
size of second: 3
size of third: 0
size of fourth: 2

成员函数

#include <iostream> 
#include <stack>  
using namespace std;

int main ()
{
    stack<int> mystack;

    for (int i=0; i<5; ++i) 
        mystack.push(i);                          //push函数将参数元素加入栈中,没有返回值(例如这里循环将0,1,2,3,4加入栈中,注意栈顶元素是4)
    cout << "size: " << mystack.size() << endl;   //size函数返回栈的大小(此时有5个元素,size=5)

    while (!mystack.empty())                      //empty函数返回一个bool值,栈为空时返回true,否则返回false
    {
        cout << ' ' << mystack.top();             //top函数的返回值是栈顶元素(注意并没有删掉栈顶元素)
        mystack.pop();                            //pop函数将栈顶元素删掉,没有返回值
    }
  cout << endl;

  return 0;
}

运行结果:

size: 5
 4 3 2 1 0
#include <iostream>       
#include <stack>
using namespace std;

struct Node 
{
    int a,b;
    Node (int x, int y) 
    {
        a = x; b = y;
    }
};

int main ()
{
    stack<Node> mystack;
    mystack.emplace(1,2);        //emplace函数可以将一个元素加入栈中,与push的区别在于:emplace可以直接传入Node的构造函数的参数,并将构造的元素加入栈中
    //mystack.push(1,2);         //编译不通过,要达到上面的效果需要手动构造,例如mystack.push(Node(1,2));
    Node p = mystack.top();
    cout << p.a << " " << p.b << endl;
    
    stack<Node> my2;
    my2.swap(mystack);           //swap函数可以交换两个栈的元素
    cout << mystack.size() << " " << my2.size() << endl;

    return 0;
}

运行结果:

1 2
0 1
### 使用方法 C++ STL中的`stack`提供了一系列成员函数来方便使用,其常用函数及使用方法如下: - `stack()`:构造一个空的栈。例如: ```cpp #include <stack> #include <iostream> int main() { std::stack<int> s; // 构造一个空的存储int类型的栈 return 0; } ``` - `empty()`:检测栈是否为空,若为空则返回`true`,否则返回`false`。示例: ```cpp #include <stack> #include <iostream> int main() { std::stack<int> s; if (s.empty()) { std::cout << "Stack is empty." << std::endl; } return 0; } ``` - `size()`:返回栈中元素的个数。示例: ```cpp #include <stack> #include <iostream> int main() { std::stack<int> s; s.push(1); s.push(2); std::cout << "Stack size: " << s.size() << std::endl; return 0; } ``` - `top()`:返回栈顶元素的引用。示例: ```cpp #include <stack> #include <iostream> int main() { std::stack<int> s; s.push(1); s.push(2); std::cout << "Top element: " << s.top() << std::endl; return 0; } ``` - `push()`:将元素`val`压入栈中。示例: ```cpp #include <stack> #include <iostream> int main() { std::stack<int> s; s.push(1); s.push(2); return 0; } ``` - `pop()`:将栈中尾部(即栈顶)的元素弹出。示例: ```cpp #include <stack> #include <iostream> int main() { std::stack<int> s; s.push(1); s.push(2); s.pop(); std::cout << "Top element after pop: " << s.top() << std::endl; return 0; } ``` ### 特性 - **后进先出(LIFO)原则**:栈的最大特性就是后进先出,最后压入栈的元素会最先被弹出。例如,依次将元素1、2、3压入栈,弹出顺序则是3、2、1。 - **容器适配器**:`stack`是一种容器适配器,它不提供自己的迭代器,不能像`vector`、`list`等容器那样进行遍历。它默认使用`deque`作为底层容器,也可以使用`vector`、`list`等其他容器作为底层容器,只需要在定义时指定即可,如`std::stack<int, std::vector<int>> s`。 ### 应用场景 - **表达式求值**:在计算后缀表达式(逆波兰表达式)时,使用栈可以方便地进行计算。遇到操作数时将其压入栈,遇到运算符时从栈中弹出相应数量的操作数进行计算,并将结果压入栈。 - **函数调用栈**:在程序执行过程中,函数调用和返回的管理使用栈来实现。每次调用函数时,将当前的上下文信息(如局部变量、返回地址等)压入栈,函数返回时从栈中弹出这些信息。 - **括号匹配**:在检查代码中括号是否匹配时,可以使用栈。遇到左括号时将其压入栈,遇到右括号时从栈中弹出一个左括号进行匹配,如果匹配失败则说明括号不匹配。
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