C++中的栈和队列

2023年 8月 27日 53.3k 0

C++中的栈和队列

介绍C++中的栈和队列

栈和队列是C++中常用的数据结构,它们在程序中有着广泛的应用。本文将对栈和队列的概念、使用方法和应用场景进行详细介绍。

一、栈的概念

栈(Stack)是一种线性数据结构,它具有 "先进后出" 的特点。在栈中,越先进栈的数据,越靠近栈底;越后进栈的数据,越靠近栈顶。

栈的主要操作有入栈(push)和出栈(pop)。入栈就是往栈里添加数据,而出栈则是从栈里删除数据。栈还有两个重要的特殊操作:查看栈顶元素(top)和判断栈是否为空(empty)。

栈的应用场景非常广泛,比如函数调用时就会涉及到栈的使用。当一个函数被调用时,它的参数、局部变量等信息都会被压入栈中。当函数执行结束后,这些信息就会从栈中弹出,恢复到函数调用前的状态。

二、队列的概念

队列(Queue)也是一种线性数据结构,它具有 "先进先出" 的特点。在队列中,越先进队的数据,越靠近队头;越后进队的数据,越靠近队尾。

队列的主要操作有入队(enqueue)和出队(dequeue)。入队就是往队尾添加数据,而出队则是从队头删除数据。队列还有两个重要的特殊操作:查看队头元素(front)和判断队列是否为空(empty)。

队列的应用也非常广泛,比如操作系统中的进程调度,就可以使用队列来保存等待执行的进程。当系统资源有空闲时,就从队头取出一个进程执行,直到任务全部完成。

三、栈和队列的应用实例

  • 括号匹配
  • 在编程中,经常需要判断一个字符串中的括号是否匹配。比如在写Python程序时,需要检查代码块是否正确缩进,就可以使用栈来实现。

    具体实现方法是,遍历字符串中的每一个字符,当遇到左括号时,将其入栈。当遇到右括号时,弹出栈顶元素进行匹配。如果匹配成功,则继续遍历;否则返回错误信息。

  • 进程调度
  • 在操作系统中,需要实现对进程的统一调度和协调。这时就可以使用队列来存储等待执行的进程,由操作系统决定优先级和执行顺序。

    具体实现方法是,将每个进程抽象成一个数据结构,包括进程号、优先级等信息。将这些进程放入队列中,然后依次执行队列中的进程。当某个进程完成任务后,会被弹出队列,直到队列为空。

    四、C++中栈和队列的实现

    在C++中,可以使用标准库提供的容器类来实现栈和队列。

  • 栈的实现
  • 栈可以使用容器类 std::stack 来实现。

    std::stack 是一个模板类,需要指定元素类型和底层容器类型。在未指定底层容器类型时,默认使用 std::deque 作为底层容器。

    以下是一个简单的栈的实现示例:

    #include
    #include

    int main() {
    std::stack s;

    s.push(1);
    s.push(2);
    s.push(3);

    std::cout

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