C++的栈和队列

C++中的栈（Stack）

栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，C++标准库提供了std::stack容器适配器，基于其他容器（如std::deque或std::list）实现。

常用操作

• 声明栈

  #include <stack>
  std::stack<int> s; // 默认基于deque
  

• 压栈（push）
  将元素添加到栈顶：

  s.push(10);
  

• 弹栈（pop）
  移除栈顶元素（无返回值）：

  s.pop();
  

• 访问栈顶（top）
  获取栈顶元素但不移除：

  int top = s.top();
  

• 判空（empty）
  检查栈是否为空：

  if (s.empty()) { /* ... */ }
  

• 获取大小（size）
  返回栈中元素数量：

  size_t count = s.size();
  

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C++中的队列（Queue）

队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，C++标准库提供了std::queue容器适配器，通常基于std::deque或std::list实现。

常用操作

• 声明队列

  #include <queue>
  std::queue<int> q; // 默认基于deque
  

• 入队（push）
  将元素添加到队尾：

  q.push(20);
  

• 出队（pop）
  移除队首元素（无返回值）：

  q.pop();
  

• 访问队首（front）
  获取队首元素但不移除：

  int front = q.front();
  

• 访问队尾（back）
  获取队尾元素但不移除：

  int back = q.back();
  

• 判空（empty）
  检查队列是否为空：

  if (q.empty()) { /* ... */ }
  

• 获取大小（size）
  返回队列中元素数量：

  size_t count = q.size();
  

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性能与实现细节

• 栈和队列的底层容器
  默认使用std::deque，但可以指定其他容器（如std::list）：

  std::stack<int, std::list<int>> custom_stack;
  std::queue<int, std::list<int>> custom_queue;
  

• 时间复杂度

  • 压栈/弹栈、入队/出队：$O(1)$
  • 访问栈顶/队首/队尾：$O(1)$

• 应用场景

  • 栈：函数调用栈、括号匹配、表达式求值。
  • 队列：任务调度、BFS算法、消息缓冲。