【leetcode_C++_栈与队列_day8】232.用栈实现队列&&225. 用队列实现栈

知识补充：栈与队列理论基础（C++)

C++中stack 是容器么？

stack：堆栈

栈是以底层容器完成其所有的工作，对外提供统一的接口，底层容器是可插拔的（也就是说我们可以控制使用哪种容器来实现栈的功能）。

所以STL中栈往往不被归类为容器，而被归类为container adapter（容器适配器）。

我们使用的stack是属于哪个版本的STL？

C++ STL（标准模板库）是一套功能强大的 C++ 模板类，提供了通用的模板类和函数，这些模板类和函数可以实现多种流行和常用的算法和数据结构，如向量、链表、队列、栈。

C++标准库是有多个版本的，要知道我们使用的STL是哪个版本，才能知道对应的栈和队列的实现原理。

那么来介绍一下，三个最为普遍的STL版本：

HP STL 其他版本的C++ STL，一般是以HP STL为蓝本实现出来的，HP STL是C++ STL的第一个实现版本，而且开放源代码。
P.J.Plauger STL 由P.J.Plauger参照HP STL实现出来的，被Visual C++编译器所采用，不是开源的。
SGI STL 由Silicon Graphics Computer Systems公司参照HP STL实现，被Linux的C++编译器GCC所采用，SGI STL是开源软件，源码可读性甚高。

接下来介绍的栈和队列也是SGI STL里面的数据结构，知道了使用版本，才知道对应的底层实现。

(1)来说一说栈，栈先进后出，如图所示：

栈提供push 和 pop 等等接口，所有元素必须符合先进后出规则，所以栈不提供走访功能，也不提供迭代器(iterator)。不像是set 或者map 提供迭代器iterator来遍历所有元素。

栈是以底层容器完成其所有的工作，对外提供统一的接口，底层容器是可插拔的（也就是说我们可以控制使用哪种容器来实现栈的功能）。

所以STL中栈往往不被归类为容器，而被归类为container adapter（容器适配器）。

我们使用的STL中stack是如何实现的？

那么问题来了，STL 中栈是用什么容器实现的？

从下图中可以看出，栈的内部结构，栈的底层实现可以是vector，deque，list 都是可以的，主要就是数组和链表的底层实现。

我们常用的SGI STL，如果没有指定底层实现的话，默认是以deque为缺省情况下栈的低层结构。

deque是一个双向队列，只要封住一段，只开通另一端就可以实现栈的逻辑了。

SGI STL中队列底层实现缺省情况下一样使用deque实现的。

我们也可以指定vector为栈的底层实现，初始化语句如下：

std::stack<int, std::vector<int> > third;  // 使用vector为底层容器的栈

刚刚讲过栈的特性，对应的队列的情况是一样的。

(2)队列中先进先出的数据结构，同样不允许有遍历行为，不提供迭代器, SGI STL中队列一样是以deque为缺省情况下的底部结构。

也可以指定list 为起底层实现，初始化queue的语句如下：

std::queue<int, std::list<int>> third; // 定义以list为底层容器的队列

所以STL 队列也不被归类为容器，而被归类为container adapter（容器适配器）。

我这里讲的都是C++ 语言中情况，使用其他语言的同学也要思考栈与队列的底层实现问题，不要对数据结构的使用浅尝辄止，而要深挖起内部原理，才能夯实基础。](https://img-blog.csdnimg.cn/20210104235459376.png)

stack 提供迭代器来遍历stack空间么？

栈提供push 和 pop 等等接口，所有元素必须符合先进后出规则，所以栈不提供走访功能，也不提供迭代器(iterator)。不像是set 或者map 提供迭代器iterator来遍历所有元素。。包括queue也不允许有遍历行为，不提供迭代器。

C++ STL栈容器stack

🔸c++ stl栈stack介绍

C++ Stack（堆栈）是一个容器类的改编，为程序员提供了堆栈的全部功能，——也就是说实现了一个先进后出（FILO）的数据结构。

🔸c++ stl栈stack的头文件和定义:

#include <stack>

queue<typename> name;

🔸c++ stl栈stack的成员函数介绍

操作比较和分配堆栈

empty() 堆栈为空则返回真

pop() 移除栈顶元素

push() 在栈顶增加元素

size() 返回栈中元素数目

top() 返回栈顶元素

C++ STL栈容器queue

🔸头文件和定义

#include <stack>

queue<typename> name;

🔸函数

获取队首元素

front()：用以弹出栈顶元素，时间复杂度为O(1)。

获取队尾元素

back()：时间复杂度为O(1)。

提示：使用front()和pop()函数前，必须用empty()判断队列是否为空，否则可能因为队空而出现错误。

将元素入队

push(x)：将x入栈，时间复杂度为O（1）。

令队首元素出队

pop()：用以弹出栈顶元素，时间复杂度为O(1)。

检测stack内是否为空

Empty()：返回true为空，反之非空。

返回stack内元素的个数

size（）：时间复杂度为O(1)

232. 用栈实现队列

请你仅使用两个栈实现先入先出队列。队列应当支持一般队列支持的所有操作（push、pop、peek、empty）：

实现 MyQueue 类：

void push(int x) 将元素 x 推到队列的末尾
int pop() 从队列的开头移除并返回元素
int peek() 返回队列开头的元素
boolean empty() 如果队列为空，返回 true ；否则，返回 false

思路：

需要用两个栈一个输入栈，一个输出栈 来表示队列。

具体操作在程序的备注中可以体现。

心得：

可以看出peek()的实现，直接复用了pop()，要不然，对stOut判空的逻辑又要重写一遍。

再多说一些代码开发上的习惯问题，在工业级别代码开发中，最忌讳的就是实现一个类似的函数，直接把代码粘过来改一改就完事了。

这样的项目代码会越来越乱，一定要懂得复用，功能相近的函数要抽象出来，不要大量的复制粘贴，很容易出问题！（踩过坑的人自然懂）

工作中如果发现某一个功能自己要经常用，同事们可能也会用到，自己就花点时间把这个功能抽象成一个好用的函数或者工具类，不仅自己方便，也方面了同事们。

同事们就会逐渐认可你的工作态度和工作能力，自己的口碑都是这么一点一点积累起来的！在同事圈里口碑起来了之后，你就发现自己走上了一个正循环，以后的升职加薪才少不了你！哈哈哈

class MyQueue {
public:
    stack<int> stIn;
    stack<int> stOut;
    MyQueue() {

        
    }
    /** Push element x to the back of queue. */
    void push(int x) {
        stIn.push(x);
    }
    /** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
    int pop() {
        if(stOut.empty())//如果out是空的
        {
            while(!stIn.empty())//就把In的全部元素压入Out
            {
                //压的时候要先top再pop
                stOut.push(stIn.top());//top()函数用于引用堆栈的top(或最新)元素。
                stIn.pop();//用于从堆栈顶部删除对象。 该方法从顶部删除并返回对象。
            }
        }
        int result=stOut.top();//引用顶部元素
        stOut.pop();//删除顶部元素
        return result;

    }

    //返回队列开头的元素    
    //获取队列出口处的第一个元素。不算取出，就是看一下目前队列中的第一个元素是多少
    int peek() {
        int res=this->pop();// 直接使用已有的pop函数，用this直接调用pop，调用的是上面的那个pop。但是pop这个函数会把这个元素删除。
        stOut.push(res);// 因为pop函数弹出了元素res，所以再添加回去
        return res;
    }
    
    bool empty() {
        return stIn.empty()&&stOut.empty();
    }
};

/**
 * Your MyQueue object will be instantiated and called as such:
 * MyQueue* obj = new MyQueue();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->peek();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */

225. 用队列实现栈

请你仅使用两个队列实现一个后入先出（LIFO）的栈，并支持普通栈的全部四种操作（push、top、pop 和 empty）。

实现 MyStack 类：

void push(int x) 将元素 x 压入栈顶。
int pop() 移除并返回栈顶元素。
int top() 返回栈顶元素。
boolean empty() 如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 。

思路：

queue1和queue2。queue2其实完全是用来备份的

class MyStack {
public:
    queue<int> qu1;
    queue<int> qu2;
    MyStack() {

    }
    
    void push(int x) {// 将元素 x 压入栈顶。
        qu1.push(x);
    }
    
    int pop() {// 移除并返回栈顶元素。
        int size=qu1.size();
        size=size-1;
        while(size--) // 将que1 导入que2，但要留下最后一个元素
        {
            qu2.push(qu1.front());
            qu1.pop();
        }
        int res=qu1.front();// 留下的最后一个元素就是要返回的值
        qu1.pop();
        qu1=qu2;// 再将que2赋值给que1
        while(!qu2.empty())// 清空que2
            qu2.pop();

        return res;

    }
    
    int top() {//返回栈顶元素
        return qu1.back();//用以获取队尾的元素

    }
    
    bool empty() {//如果栈是空的，返回 true ；否则，返回 false 
        return qu1.empty();

    }
};

/**
 * Your MyStack object will be instantiated and called as such:
 * MyStack* obj = new MyStack();
 * obj->push(x);
 * int param_2 = obj->pop();
 * int param_3 = obj->top();
 * bool param_4 = obj->empty();
 */

posted @ 2022-10-26 22:47 只想毕业的菜狗阅读(44) 评论(0) 收藏举报

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