【C++】栈和队列(STL)

链栈,共享栈,循环队列和链队列的基本实现。

链栈:

#pragma once
//定义节点
template<class T>
struct Node {
	T data;
	struct  Node<T>* next;
};
//链栈模板类
template<class T>
class LinkStack {
public:
	LinkStack() { top = NULL; }
	~LinkStack();
	void Push(T x);//入栈
	T Pop();//出栈
	T GetTop();//得到栈顶元素
	bool Empty() { return  (top == NULL) ? true : false;; }//判断是否为空
private:
	struct Node<T>*  top;
};

template<class T>
LinkStack<T>::~LinkStack() {//析构函数
	while (top) {
		struct Node<T>* p = top;//工作指针
		top = top->next;
		delete[] p;
	}
}

template<class T>
void LinkStack<T>::Push(T x) {//入栈操作
	struct Node<T>* p = new Node<T>;
	p->data = x;
	p->next = top;
	top = p;
}

template<class T>
T LinkStack<T>::Pop() {//出栈操作
	if (Empty())throw"下溢";
	T x = top->data;
	struct Node<T>* p = top;
	top = top->next;
	delete[] p;
	return x;
}
template<class T>
T LinkStack<T>::GetTop() {//查找栈顶元素
	if (Empty())throw"栈空";
	return top->data;
}

共享栈:

#pragma once
//共享栈模板类
const int STACKSIZE = 1024;//共享栈的最大空间
template<class T>
class SharedStack{
public:
	SharedStack();
	void Push1(T x);//栈1入栈
	void Push2(T x);//栈2入栈
	T Pop1();//栈1出栈
	T Pop2();//栈2出栈
	T GetTop1();//查找栈顶元素1
	T GetTop2();//查找栈顶元素2
	bool Empty1();//判断栈1是否为空
	bool Empty2();//判断栈2是否为空
private:
	int top1;//栈1指针
	int top2;//栈2指针
	T data[STACKSIZE];//定义栈的大小
};

template<class T>
SharedStack<T>::SharedStack() {//初始化空栈
	top1 = -1;
	top2 = STACKSIZE;
}

template<class T>
void SharedStack<T>::Push1(T x) {//栈1入栈
	if (top1 + 1 >= top2)throw"栈1上溢";
	top1++;
	data[top1] = x;
}

template<class T>
void SharedStack<T>::Push2(T x) {//栈2入栈
	if (top2 <= top1 + 1)throw"栈2上溢";
	top2--;
	data[top2] = x;
}

template<class T>
T SharedStack<T>::Pop1() {//栈1出栈
	if (Empty1())throw"栈1下溢";
	top1--;
	return data[top1 + 1];
}

template<class T>
T SharedStack<T>::Pop2() {//栈2出栈
	if (Empty2())throw"栈2下溢";
	top2++;
	return data[top2 - 1];
}

template<class T>
T SharedStack<T>::GetTop1() {//get栈1顶端元素 
	if (top1 != -1)
		return data[top];
	else throw"栈1空";
}

template<class T>
T SharedStack<T>::GetTop2() {//get栈2顶端元素
	if (top2 != STACKSIZE)
		return data[top2];
	else throw"栈2空";
}

template<class T>
bool SharedStack<T>::Empty1() {//判断栈1是否为空
	if (top1 == -1)
		return true;
	return false;
}

template<class T>
bool SharedStack<T>::Empty2() {//判断栈2是否为空
	if (top2 == STACKSIZE)
		return true;
	return false;
}

循环队列:

#pragma once
const int QUEUESIZE = 1000;
//循环队列模板类
template<class T>
class LoopQueue {
public:
	LoopQueue() { front = rear = 0; }//构造函数
	void EnterQueue(T x);//入队
	T OutQueue();//出队
	T GetFront();
	int GetLength();
	bool Empty() { return front == rear ? true : false; }
private:
	int front;
	int rear;
	T data[QUEUESIZE];
};

template<class T>
void LoopQueue<T>::EnterQueue(T x){//入队
	if ((rear + 1) % QUEUESIZE == front)throw"队满";
	rear = (rear + 1) % QUEUESIZE;
	data[rear] = x;
}

template <class T>
T LoopQueue<T>::OutQueue() {//出队
	if (rear == front)throw"队空";
	front = (front + 1) % QUEUESIZE;
	return data[front];
}
template<class T>
T LoopQueue<T>::GetFront() {//查找队头元素
	if (rear == front)throw"队空";
	return data[(front + 1) % QUEUESIZE];
}

template<class T>
int LoopQueue<T>::GetLength() {
	return (QUEUESIZE + rear - front) % QUEUESIZE;
}

链队列:

#pragma once
//链队列目标	类
template<class T>
class LinkQueue {
public:
	LinkQueue() {//构造函数
		front = rear = new Node<T>;//初始化指针
		front->next = NULL;
	}
	~LinkQueue();
	void EnterQueue(T x);
	T OutQueue();
	T GetFront();
	bool Empty() { return front == rear ? true : false; }
private:
	struct Node<T>*  front;
	struct Node<T>*  rear;
};
template<class T>
void LinkQueue<T>::EnterQueue(T x) {//入队
	rear->next = new Node<T>;
	rear = rear->next;
	rear->data = x;
	rear->next = NULL;
}

template<class T>
T LinkQueue<T>::OutQueue() {//出队
	struct Node<T> * p = front->next;//保存队头元素指针
	if (!p)throw"队空";
	front->next = p->next;//队头元素出队
	T x=p->data;//保存队头元素数据
	delete[] p;//释放队头元素
	return x;//返回出队元素
}

template<class T>
T LinkQueue<T>::GetFront() {//查找队头元素
	if (!front->next)throw"队空";
	return front->next->data;
}

template<class T>
LinkQueue<T>::~LinkQueue() {//析构函数
	while (front) {
		rear = front->next;
		delete[] front;
		front = rear;
	}
}

测试:

// 实验1-栈和队列.cpp: 定义控制台应用程序的入口点。
//测试main()函数
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include"SharedStack.h"
#include"LinkStack.h"
#include"LoopQueue.h"
#include"LinkQueue.h"
using namespace std;

int main()
{
	//测试共享栈
	cout << "测试共享栈:" << endl;
	cout << "请输入两个数(int)分别入栈1和栈2:" << endl;
	int test1, test2;
	cin >> test1 >> test2;
	SharedStack<int> s1;
	s1.Push1(test1);//栈1入栈
	s1.Push2(test2);//栈2入栈
	cout << "出栈结果:"<<s1.Pop1() << " " << s1.Pop2()<<endl<<endl;//栈1 栈2 出栈
	
	//测试链栈
	cout << "测试链栈:" << endl;
	cout << "输入两个入栈数据(int):" << endl;
	int test3, test4;
	cin >> test3 >> test4;
	LinkStack<int> s2;
	s2.Push(test3);
	s2.Push(test4);
	cout << "栈顶元素为:" << s2.GetTop() << endl;
	cout << "出栈结果:" << s2.Pop() << " " << s2.Pop() << endl<<endl;//出栈

	//测试循环队列
	cout << "测试循环队列:" << endl;
	cout << "输入两个int数据入队:" << endl;
	int test5, test6;
	cin >> test5 >> test6;
	LoopQueue<int> s3;
	s3.EnterQueue(test5);
	s3.EnterQueue(test6);
	cout << "测试队列长度:" << s3.GetLength() << endl;
	cout << "测试队头元素:" << s3.GetFront() << endl;
 	cout << "出栈结果:" << s3.OutQueue() << " " << s3.OutQueue() << endl << endl;

	//测试链队列
	cout << "测试链队列:" << endl;
	cout << "输入两个int数据入队:" << endl;
	int test7, test8;
	cin >> test7 >> test8;
	LinkQueue<int> s4;
	s4.EnterQueue(test7);
	s4.EnterQueue(test8);
	cout << "测试队头元素:" << s4.GetFront() << endl;
	cout << "出队结果为:" << s4.OutQueue() << " " << s4.OutQueue() << endl;
	
	return 0;
}
### C++ STL队列的使用方法及实现细节 #### (Stack)的使用方法及实现细节 是一种后进先出(Last In First Out, LIFO)的数据结构。在C++ STL中,`stack` 是一个适配器容器,基于其他容器(如 `deque` 或 `vector`)实现。以下是一些常用的操作及其说明: - **构造函数**:可以通过默认构造函数创建一个空,或者通过已有容器初始化。 - **入操作**:`push()` 方法用于将元素压入顶[^3]。 - **访问顶元素**:`top()` 方法返回顶元素的引用[^5]。 - **出操作**:`pop()` 方法移除顶元素,但不会返回其值[^5]。 - **检查是否为空**:`empty()` 方法判断是否为空[^2]。 - **获取的大小**:`size()` 方法返回中元素的数量。 示例代码如下: ```cpp #include <iostream> #include <stack> using namespace std; void test_stack() { stack<int> st; st.push(1); // 入 st.push(2); cout << "顶元素为:" << st.top() << endl; // 访问顶元素 st.pop(); // 出 cout << "是否为空:" << st.empty() << endl; // 检查是否为空 cout << "的大小为:" << st.size() << endl; // 获取的大小 } int main() { test_stack(); return 0; } ``` #### 队列(Queue)的使用方法及实现细节 队列是一种先进先出(First In First Out, FIFO)的数据结构。在C++ STL中,`queue` 同样是一个适配器容器,基于其他容器(如 `deque` 或 `list`)实现。以下是队列的一些常用操作及其说明: - **构造函数**:可以通过默认构造函数创建一个空队列,或者通过已有容器初始化队列[^4]。 - **入队操作**:`push()` 方法将元素插入队尾[^4]。 - **访问队头元素**:`front()` 方法返回队头元素的引用[^4]。 - **访问队尾元素**:`back()` 方法返回队尾元素的引用[^4]。 - **出队操作**:`pop()` 方法移除队头元素,但不会返回其值。 - **检查队列是否为空**:`empty()` 方法判断队列是否为空[^4]。 - **获取队列的大小**:`size()` 方法返回队列中元素的数量。 示例代码如下: ```cpp #include <iostream> #include <queue> using namespace std; void test_queue() { queue<int> q; q.push(1); // 入队 q.push(2); cout << "队头元素为:" << q.front() << endl; // 访问队头元素 cout << "队尾元素为:" << q.back() << endl; // 访问队尾元素 q.pop(); // 出队 cout << "队列是否为空:" << q.empty() << endl; // 检查队列是否为空 cout << "队列的大小为:" << q.size() << endl; // 获取队列的大小 } int main() { test_queue(); return 0; } ``` #### 队列的应用场景 - **的应用场景**: - 撤销操作(Undo)机制。 - 递归函数调用的模拟[^5]。 - 浏览器的前进后退功能。 - 迷宫问题路径记录。 - **队列的应用场景**: - 多线程任务调度。 - 消息队列系统。 - 广度优先搜索(BFS)算法。 ###
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