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【C++】stack/queue/list-创新互联

文章目录
  • 注意事项
    • 1 emplace 与 push 的区别
  • 一、stack(栈)(先进后出、【头部插入、删除】、不许遍历)
    • 1 基本概念(栈是自顶向下(top在下),堆是向上)
    • 2 stack 常用接口(构造函数、赋值操作、数据存储、empty、size)
  • 二、queue (队列)(先进先出、【头部删除、尾部插入】、不许遍历)
    • 1 queue 基本概念[kju:]
    • 2 queue 常用接口(构造函数、赋值操作、数据存储、empty、size)
    • 3 priority_queue
      • 3.1 用pair<int,int>建立优先队列(小根堆)
  • 三、list(最常用)(双向迭代器、单向链表/双向循环链表、可以遍历)
    • 1 list基本概念(插入删除效率高,随机存储不行)
    • 2 list构造函数(默认构造、区间拷贝、n个元素拷贝、拷贝)
    • 3 list 赋值和交换(operator=、assign、swap)
    • 4 list 大小操作 (size、emply、resize) (无容量capacity)
    • 5 list 插入和删除 (insert、erase、remove(移除指定数据)、clear)(迭代器找位置)
    • 6 list 数据存取(front、back、不支持[ ]和at的方式)(迭代器找位置)
    • 7 list 反转和排序(L.reverse()(反转)、L.sort()(排序,链表内部提供))

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注意:

  1. 所有不支持随机访问迭代器的容器,不可以用标准算法(自带的全局函数)(eg. sort()
  2. stack 和 queue(priority_queue) 不支持 clear() 函数
while (!que.empty()) // 有clear()功能
{que.pop();
}
1 emplace 与 push 的区别

1.直接传入对象(int, double 或者 构造好了的对象)

//假设栈内的数据类型是data
class data {int a;
  int b;
public:
  data(int x, int y):a(x), b(y) {}
};
//push
data d(1,2);
stackS;
S.push(d) 或 S.emplace(d);

2.在传入时候构造对象

S.push(data(1,2));
S.emplce(data(1,2));

3.emplace可以直接传入构造对象需要的元素,然后自己调用其构造函数!

S.emplace(1,2)

意思是,emplace这样接受新对象的时候,自己会调用其构造函数生成对象然后放在容器内(比如这里传入了1,2,它则会自动调用一次data(1,2)),而push,只能让其构造函数构造好了对象之后,再使用拷贝构造函数!相当于emplace直接把原料拿进家,造了一个。而push是造好了之后,再复制到自己家里,多了复制这一步。所以emplace相对于push,使用第三种方法会更节省内存。

注意:
emplace_back(type) 对应 push_back(type)
emplace(i, type) 对应于 insert(type, i)
emplace_front(type) 对应于 push_front()

一、stack(栈)(先进后出、【头部插入、删除】、不许遍历) 1 基本概念(栈是自顶向下(top在下),堆是向上)
  • stack是一种先进后出(First In Last Out,FILO)的数据结构,它只有一个出口(栈容器)
  • 栈中只有顶端向下的元素才可以被外界使用,因此栈不允许有遍历行为
栈中进入数据称为 ——入栈  s.push()
栈中弹出数据称为 ——出栈  s.pop()

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2 stack 常用接口(构造函数、赋值操作、数据存储、empty、size)
//构造函数
stacks;      //stack采用类模板实现, stack对象的默认构造形式                                           
stacks1(s);  //拷贝构造函数
//赋值操作
s=s1;             //重载等号操作符
//数据存取
s.push(40);     //向栈顶添加元素
s.pop();        //从栈顶移除第一个元素 
s.top()         //返回栈顶元素值
//大小操作
s.empty()       //判断堆栈是否为空
s.size()        //返回栈的大小(元素个数)
#include//栈容器常用接口
void test01()
{//特点:符合先进后出数据结构
    stacks;
 
    //向栈中添加元素,叫做 压栈 入栈
    s.push(10);
    s.push(20);
    s.push(30);
    s.push(40);
 
    cout<< "栈的大小为:"<< s.size()<< endl;
    //只要栈不为空,查看栈顶,并且执行出栈操作
    while (!s.empty()) {//输出栈顶元素
        cout<< "栈顶元素为: "<< s.top()<< endl;
        //弹出栈顶元素
        s.pop();
    }
    cout<< "栈的大小为:"<< s.size()<< endl;
 
}
 
int main() {test01();
 
    system("pause");
 
    return 0;
}
二、queue (队列)(先进先出、【头部删除、尾部插入】、不许遍历) 1 queue 基本概念[kju:]
  • Queue是一种先进先出(First In First Out,FIFO)的数据结构,它有两个出口(队列容器)
  • 队列容器允许从队尾新增元素,从另队头移除元素
  • 队列中只有队头和队尾才可以被外界使用,因此队列不允许有遍历行为
队列中进数据称为 — 入队 q.push()
队列中出数据称为 — 出队 q.pop()

在这里插入图片描述

2 queue 常用接口(构造函数、赋值操作、数据存储、empty、size)
//构造函数
queueq;      //queue采用类模板实现,queue对象的默认构造形式                                  
queueq1(q); //拷贝构造函数
//赋值操作
q=q1;               //重载等号操作符
//数据存取
q.push(p1);          //往队尾添加元素
q.pop();             //从队头移除第一个元素
q.back();            //返回最后一个元素值
q.front()            //返回第一个元素值
//大小操作
q.empty()              //判断堆栈是否为空
q.size()               //返回栈的大小
#include#include 
class Person
{public:
    Person(string name, int age)
    {this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
 
    string m_Name;
    int m_Age;
};
 
//队列 Queue
void test01() {//创建队列
    queueq;
 
    //准备数据
    Person p1("唐僧", 30);
    Person p2("孙悟空", 1000);
    Person p3("猪八戒", 900);
    Person p4("沙僧", 800);
 
    //向队列中添加元素  入队操作
    q.push(p1);
    q.push(p2);
    q.push(p3);
    q.push(p4);
 
    //队列不提供迭代器,更不支持随机访问 
    while (!q.empty()) {//输出队头元素
        cout<< "队头元素-- 姓名: "<< q.front().m_Name
 << " 年龄: "<< q.front().m_Age<< endl;
 
        cout<< "队尾元素-- 姓名: "<< q.back().m_Name
 << " 年龄: "<< q.back().m_Age<< endl;
 
        cout<< endl;
        //弹出队头元素
        q.pop();
    }
 
    cout<< "队列大小为:"<< q.size()<< endl;
}
 
int main() {test01();
 
    system("pause");
 
    return 0;
}
3 priority_queue 3.1 用pair<int,int>建立优先队列(小根堆)
  • 比较对象是pair的第一个元素
priority_queue,vector>,greater>>pq;
  • 取元素
1.pq.top().first;
2.pq.top().second;
三、list(最常用)(双向迭代器、单向链表/双向循环链表、可以遍历) 1 list基本概念(插入删除效率高,随机存储不行)
  • 链表(list):是一种物理存储单元上非连续的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的(指针域)
  • STL中的链表是一个双向循环链表,由于链表的存储方式并不是连续的内存空间,因此链表list中的迭代器只支持前移和后移,属于双向迭代器,只支持it++、it-- ,不支持 it = it + 1(不能跳跃式的访问)

(1)链表的组成:链表由一系列结点组成
(2)结点的组成:一个是存储数据元素的数据域,一个是存储下一个结点地址的指针域
(3)list的优点:

  • 采用动态存储分配,不会造成内存浪费和溢出
  • 链表执行插入和删除操作十分方便,修改指针即可,不需要移动大量元素

(4)list的缺点:

  • 容器遍历速度没有数组快
  • 链表灵活,但是空间(指针域) 和 时间(遍历)额外耗费较大

(5)List有一个重要的性质:

  • 插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效,这在vector是不成立的(vector会从新找一块更长的存储空间,原有迭代器失效)

总结:STL中List和vector是两个最常被使用的容器,各有优缺点
在这里插入图片描述
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  1. 两个指针,next指针指向下一个节点,prev指针指向上一个节点(双向)
  2. 最后一个节点记录第一个节点的位置,前一个节点记录最后一个节点的位置(循环)
2 list构造函数(默认构造、区间拷贝、n个元素拷贝、拷贝)
listL1;                        //list采用类模板实现,对象的默认构造形式:                                
listL2(L1.begin(), L1.end());  //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。                                
listL4(5, 10);                //构造函数将5个10拷贝给本身
listL3(L2);                   //拷贝构造函数。
//list容器的构造
void printList(const list& L) { //只读迭代器
    for (list::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {cout<< *it<< " ";
    }
    cout<< endl;
}
 
void test01()
{//创建list容器
    listL1;//默认构造
 
    //添加数据
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_back(40);
 
    printList(L1);
 
    //区间方式
    listL2(L1.begin(), L1.end());
    printList(L2);
 
    //拷贝构造
    listL3(L2);
    printList(L3);
 
    //n个elem
    listL4(10, 1000);
    printList(L4);
}
 
int main() {test01();
 
    system("pause");
 
    return 0;
}
3 list 赋值和交换(operator=、assign、swap)
//assign 赋值函数
L3.assign(L2.begin(), L2.end());  //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
L4.assign(10, 100);               //将n个elem拷贝赋值给本身。
//operator= 重载
L2 = L1;             //重载等号操作符
//swap 互换函数
L1.swap(L2);         //将L1与L2的元素互换。
4 list 大小操作 (size、emply、resize) (无容量capacity)
//(无容量capacity)
L1.size()     //返回容器中元素的个数
L1.empty()    //判断容器是否为空

//resize 重新指定容器的长度(大小)
L1.resize(10); //10个0
//重新指定容器的长度为10,若容器变长,则以默认值0填充新位置。
//如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
L1.resize(10,1000); //10个1000
//重新指定容器的长度为10,若容器变长,则以1000值填充新位置。
//如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
5 list 插入和删除 (insert、erase、remove(移除指定数据)、clear)(迭代器找位置)
  • 最好把链表当作动态的双端数组(deque)来使用,只访问或者增删头端或者尾端的数据,这样速度快
//it表示某个迭代器,n为整数。该函数的功能是将it迭代器前进或后退n个位置。
//n为正数时表示将it右移(前进)n个位置,n为负数时表示将it左移(后退)n个位置
#includeusing namespace std;
advance(it, n);  // 要判断 n 是否越界 (双向循环链表也要防止越界)   

Data.insert(it, tem2); //插入数据
Data.erase(it);        //删除数据
//两端插入、删除操作
L.push_back(10);     //在容器尾部加入一个元素
L.pop_back();        //删除容器中最后一个元素
L.push_front(100);   //在容器开头插入一个元素
L.pop_front();       //从容器开头移除第一个元素

//insert 指定位置插入
list::iterator it;
L.insert(it, 10);         //在迭代器位置插10元素,返回新数据的位置。
L.insert(it, 2, 10);      //在迭代器位置插入2个10数据,无返回值。
L.insert(it, L2.begin(), L2.end());  //在迭代器位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值。

//erase 指定位置删除
L.erase(L.begin(), L.end()); //删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。
L.erase(it);          //删除迭代器位置的数据,返回下一个数据的位置。

//remove 移除指定数据(特有)
L.remove(100);      //删除容器中所有与100值匹配的元素。

//clear 清除所有元素
L.clear();          //移除容器的所有数据
6 list 数据存取(front、back、不支持[ ]和at的方式)(迭代器找位置)
  • 不支持[ ]和at的方式。因为list链表存储方式不是连续的,它的迭代器不支持随机访问,是双向迭代器,只能前移后移,无法跳跃式访问(不支持 it = it + 1)。
//不支持[ ]和at的方式
L.front()           //返回第一个元素。 
L.back()            //返回最后一个元素。
      
//只支持it++、it-- ,不支持 it = it + 1;  
//双向迭代器,不可以跳跃访问,即使是+1
list::iterator it = L.begin();
int a = *it; //返回迭代器所在的位置
//数据存取
void test01()
{listL1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_back(40);
 
 
    //cout<< L1.at(0)<< endl;//错误 不支持at访问数据
    //cout<< L1[0]<< endl; //错误  不支持[]方式访问数据
     //不支持随机访问迭代器
    cout<< "第一个元素为: "<< L1.front()<< endl;
    cout<< "最后一个元素为: "<< L1.back()<< endl;
 
    //list容器的迭代器是双向迭代器,不支持随机访问
    list::iterator it = L1.begin();
    it++;//只能++,--
    //it = it + 1;//错误,不可以跳跃访问,即使是+1
}
 
int main() {test01();
 
    system("pause");
 
    return 0;
}
7 list 反转和排序(L.reverse()(反转)、L.sort()(排序,链表内部提供))
L.reverse();     //反转链表
L.sort();        //链表排序//默认排序规则从小到大
  • 注意:所有不支持随机访问迭代器的容器,不可以用标准算法(自带的全局函数)
void printList(const list& L) {for (list::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {cout<< *it<< " ";
    }
    cout<< endl;
}
 //回调函数
bool myCompare(int val1, int val2)
{//降序,就让第一个数大于第二个数
    return val1 >val2;
}
 
//list容器反转和排序
//反转                                
void test01()
{listL;
    L.push_back(90);
    L.push_back(30);
    L.push_back(20);
    L.push_back(70);
    cout<< "反转前: "<< endl;
    printList(L);
 
    //反转容器的元素
    L.reverse();
    cout<< "反转后: "<< endl;
    printList(L);
 
}
//排序                                  
void test02()
{listL;
    L.push_back(90);
    L.push_back(30);
    L.push_back(20);
    L.push_back(70);
    cout<< "排序前: "<< endl;
    printList(L);
 
    //所有不支持随机访问迭代器的容器,不可以用标准算法
    //不支持随机访问迭代器的容器,内部会提供对应一些算法
 
    L.sort();//默认排序规则从小到大
    cout<< "排序后:"<< endl;
    printList(L);
 
    L.sort(myCompare);  //写一个回调函数,从大到小
    printList(L);
 
}
int main() {test01();
    test02();
 
    system("pause");
 
    return 0;
}

8、C++ STL 中list是双向循环链表,双向可以理解,有两个指针域,指向前一结点和指向后一结点,双向可以实现从末尾结点到头结点的遍历,但循环实现什么功能?

#include#includeint main()
{listli;
    for (int i = 0; i< 5; ++i)
    {li.push_back(i);
    }
    list::iterator it = li.end();
    cout<< *(--it); //输出4
    cout<< *(++it); //若为循环链表,不是应该回到头结点吗?实际输出错误!
    //若为循环链表,那end()是指向哪里?
    return 0;
}
  • 一个node结构自己是不知道自己是list中的第几个(没有储存相应的信息)。但是,最末一个node,它的后指针是指向链表的终结记号,然后终结记号的node也有一个指针,才指向list的第一个node。所以,++it指向的是终结记号,上面是没有数据的,当然输出错误。

  • 双向的意思是:你可以在首端加入新的数据node,也可以在末端加入新的数据node,但不表示你可以无限循环的遍历它。另外,List模板,不建议你使用iterator(迭代器),因为每一个node都不知道自己是第几个node,如果你使用迭代器指定你要访问第n个node的数据,它总是从首元素开始一个个数到第n,然后才返回数据给你。最好把链表当作动态的双端数组(deque)来使用,只访问或者增删头端或者尾端的数据,这样速度快

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