《C++ Stack 与 Queue 完全使用指南：基础操作 + 经典场景 + 实战习题》 - 指南

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博主简介：

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文章目录

• 前言：
• 一. 先搞懂基础：Stack 与 Queue 的核心特性
• 二. Stack（栈）：后进先出（LIFO）的容器
• • 2.1 核心特性：
  • 2.2 头文件与定义
  • 2.3 常用接口全解析
  • 2.4 基础用法演示
• 三. Queue（队列）：先进先出（FIFO）的容器
• • 3.1 核心特性：
  • 3.2 头文件与定义：
  • 3.3 常用接口全解析
  • 3.4 基础用法演示
• 四. 实战练习题
• • 4.1 最小栈
  • 4.2 栈的压入、弹出序列
  • 4.3 逆波兰表达式求值
  • 4.4 二叉树的层序遍历
• 结尾：

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前言：

stack（栈）和 queue（队列）是 C++ 标准库中两种常用的适配器容器，它们的核心价值在于提供严格的数据访问规则（后进先出 / 先进先出），广泛应用于算法设计和业务逻辑实现。本文聚焦 “实际使用”，通过清晰的接口说明和场景示例，帮你快速掌握这两种容器的用法。

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一. 先搞懂基础：Stack 与 Queue 的核心特性

在写代码前，首先要明确两者的 “数据访问规则”—— 这是它们区别于其他容器的关键：

容器	核心规则	访问特性	适用场景
stack	后进先出（LIFO）	仅能访问“栈顶”元素	函数调用栈、表达式求值、撤销操作
queue	先进先出（FIFO）	仅能访问“队头”和“队尾”元素	任务调度、消息队列、广度优先搜索（BFS）

两者的共性是 “限制访问”：不支持随机访问（如 [] 下标），也不支持迭代器遍历 —— 目的是强制遵循其数据规则，避免错误的访问方式

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二. Stack（栈）：后进先出（LIFO）的容器

2.1 核心特性：

• 访问规则：只能从"栈顶"添加或删除元素(最后入栈的元素最先出栈)
• 适用场景：函数调用栈，表达式求值等。

参考文档：stack - C++ Reference

2.2 头文件与定义

#include <stack>  // 必须包含头文件
  using namespace std;
  // 定义栈：默认存储int类型，底层依赖deque实现
  stack<int> st;
    // 可指定底层容器（如vector、list）
    stack<int, vector<int>> st_v;  // 基于vector的栈
      stack<int, list<int>> st_l;    // 基于list的栈

2.3 常用接口全解析

接口	功能描述	示例
push(val)	向栈顶添加元素，新元素成为新的栈顶	st.push(10);
pop()	删除当前栈顶元素（操作后原栈顶的下一个元素成为新栈顶），无返回值，需先确保栈非空	st.pop();
top()	返回栈顶元素的引用（可直接读取或修改栈顶值），需先确保栈非空	int x = st.top();（读取）；st.top() = 20;（修改）
size()	返回栈中当前存储的元素总个数，返回值为无符号整数（size_t）	cout << st.size();
empty()	判断栈是否为空，若栈中无元素则返回 true，否则返回 false	if (st.empty()) { ... }

2.4 基础用法演示

void test_stack()
{
stack<int> st;
  st.push(1);
  st.push(2);
  st.push(3);
  st.emplace(4);
  while (!st.empty())
  {
  cout << st.top() << " ";
  st.pop();
  }
  cout << endl;
  }
  int main()
  {
  test_stack();
  }

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三. Queue（队列）：先进先出（FIFO）的容器

3.1 核心特性：

• 访问规则：从"队尾"添加元素，从"队头"删除元素(最先入队的元素最先出队)
• 适用场景：任务调度（如打印队列）、消息队列、广度优先搜索（BFS）等

参考文档：queue - C++ Reference

3.2 头文件与定义：

#include <queue>  // 必须包含的头文件
  using namespace std;
  // 定义队列：默认底层依赖deque实现
  queue<int> q;
    // 可指定底层容器（如list，不建议用vector，因vector头删效率低）
    queue<int, list<int>> q_l;  // 基于list的队列

3.3 常用接口全解析

接口	功能描述	示例
push(val)	向队列的队尾添加一个元素，新元素成为队列的最后一个元素，操作后队列长度+1	q.push("任务1");
pop()	删除队列的队头元素（即最早入队的元素），操作后队列长度-1，无返回值（需先通过 front() 获取队头元素再删除）	q.pop();
front()	返回队列队头元素的引用（可读取或修改），仅访问不删除，需确保队列非空	string task = q.front();（读取）；q.front() = "优先任务1";（修改）
back()	返回队列队尾元素的引用（可读取或修改），仅访问不删除，需确保队列非空	string last = q.back();（读取）；q.back() = "最后任务";（修改）
size()	返回队列中当前存储的元素总个数，返回值类型为 size_t（无符号整数）	cout << q.size();
empty()	判断队列是否为空：若队列中无元素则返回 true，有元素则返回 false，常用于遍历或删除前判断队列状态	if (q.empty()) { cout << "队列为空"; }

3.4 基础用法演示

void test_queue()
{
queue<int> q;
  q.push(1);
  q.push(2);
  q.push(3);
  q.emplace(4);
  while (!q.empty())
  {
  cout << q.front() << " ";
  q.pop();
  }
  cout << endl;
  }
  int main()
  {
  //test_stack();
  test_queue();
  }

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四. 实战练习题

4.1 最小栈

题目链接：

155. 最小栈 - 力扣（LeetCode）

题目描述：

题目示例：

C++算法代码：

class MinStack {
public:
MinStack() {
//可以啥都不写，甚至可以删掉
//会去调这个自定义类型的默认构造
}
void push(int val) {
_st.push(val);
if(_minst.empty()||_minst.top()>=val)
_minst.push(val);
}
void pop() {
if(_minst.top()==_st.top())
_minst.pop();
_st.pop();
}
int top() {
return _st.top();
}
int getMin() {
return _minst.top();
}
private:
stack<int> _st;
  stack<int> _minst;
    };
    /**
    * Your MinStack object will be instantiated and called as such:
    * MinStack* obj = new MinStack();
    * obj->push(val);
    * obj->pop();
    * int param_3 = obj->top();
    * int param_4 = obj->getMin();
    */

图解：

4.2 栈的压入、弹出序列

题目链接：

栈的压入、弹出序列_牛客题霸_牛客网

题目描述：

题目示例：

C++算法代码：

class Solution {
public:
/**
* 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
*
*
* @param pushV int整型vector
* @param popV int整型vector
* @return bool布尔型
*/
bool IsPopOrder(vector<int>& pushV, vector<int>& popV) {
  int pushi=0,popi=0;
  stack<int> st;
    while(pushi<pushV.size())
    {
    st.push(pushV[pushi]);
    while(!st.empty()&&st.top()==popV[popi])
    {
    st.pop();
    popi++;
    }
    pushi++;
    }
    return st.empty();
    }
    };

图解：

4.3 逆波兰表达式求值

题目链接：

150. 逆波兰表达式求值 - 力扣（LeetCode）

题目描述：

题目示例：

补充说明：

C++算法代码：

class Solution {
public:
int evalRPN(vector<string>& tokens) {
  stack<int> st;
    for(auto& str:tokens)
    {
    if(str=="+"||str=="-"||str=="*"||str=="/")
    {
    //运算符
    int right=st.top();
    st.pop();
    int left=st.top();
    st.pop();
    switch(str[0])
    {
    case '+':
    st.push(left+right);
    break;
    case '-':
    st.push(left-right);
    break;
    case '*':
    st.push(left*right);
    break;
    case '/':
    st.push(left/right);
    break;
    }
    }
    else{
    //运算数
    st.push(stoi(str));
    }
    }
    return st.top();
    }
    };

图解：

4.4 二叉树的层序遍历

题目链接：

102. 二叉树的层序遍历 - 力扣（LeetCode）

题目描述：

题目示例：

C++算法代码：

/**
* Definition for a binary tree node.
* struct TreeNode {
*     int val;
*     TreeNode *left;
*     TreeNode *right;
*     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
*     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
*     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
* };
*/
class Solution {
public:
vector<vector<int>> levelOrder(TreeNode* root) {
  queue<TreeNode*> q;
    int levelSize=0;
    if(root)
    {
    q.push(root);
    levelSize=1;
    }
    vector<vector<int>> vv;
      while(!q.empty())
      {
      vector<int> v;
        //一层一层的出
        while(levelSize--)
        {
        TreeNode* front=q.front();
        q.pop();
        v.push_back(front->val);
        if(front->left)
        q.push(front->left);
        if(front->right)
        q.push(front->right);
        }
        vv.push_back(v);
        //现在的leveSize等于当前队列的size
        levelSize=q.size();
        }
        return vv;
        }
        };

图解：
每次只出当前层的元素，出之前把它的左右孩子插入栈中，等到当前层的出完出去之后更新levelSize,此时刚好等于现在栈中的元素个数。

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结尾：

往期回顾：
C++ 手写 List 容器实战：从双向链表原理到完整功能落地，附源码与测试验证
结语：Stack 和 Queue 作为 C++ 标准库中经典的适配器容器，凭借明确的访问规则在各类场景中发光发热。掌握它们的基础操作，再结合实战习题打磨，就能轻松应对算法与业务中的数据管理需求，快去实践吧～

✨把这些内容吃透超牛的！放松下吧✨ ʕ˘ᴥ˘ʔ づきらど