一、概念
栈和队列的特性分别是:
- 栈: 后进先出
- 队列: 先进先出
二、关于STL库版本
STL
是 C++
的标准库,内置了栈和队列两种数据结构,不同的语言实现栈和队列不一样,我们在这里只讨论 C++
;只有了解了 STL
的版本我们才能研究讨论栈和队列的底层实现。
STL
有三个版本如下:
版本 | 细节 | 公司/个人 |
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。 | 惠普 |
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。 | P.J.Plauger(物理大佬) |
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。 | 硅图 |
三、栈和队列在C++中的底层实现
栈提供了 push
和 pop
等接口,所有元素必须符合先进后出的规则,使用底层容器完成其所有工作,对外提供统一的接口,底层容器是可插拔的。
那么 STL
中的栈用什么容器来实现呢?
栈的内部结构如下:
栈底层实现主要是:
vector
deque
list
主要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。
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
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)。
四、题型
我们用栈实现队列《栈实现队列》,用队列实现栈《队列实现栈》 来掌握的栈与队列的基本操作。
接着,通过括号匹配问题《括号匹配问题》 、逆波兰表达式问题《逆波兰表达式》来系统讲解了栈在系统中的应用,以及使用技巧。
通过求滑动窗口最大值《滑动窗口最大值》,以及前K个高频元素《前k个高频元素》介绍了两种队列:单调队列和优先级队列,这是特殊场景解决问题的利器,是一定要掌握的。