1.stack的使用

有了前面的基础之后，栈和队列的使用都很简单，而且其中的接口我们在数据结构中都实现过，所以我们直接看一遍即可：

不同的是，栈中没有实现迭代器，这其实与栈和队列的实现有关：

那么它的访问方式只有循环出栈和获取栈顶元素：

#include <stack>
int main()
{stack<string> s1;s1.emplace("hello world!");s1.emplace("Xxxxxxxxxxxxx");while (!s1.empty()){cout << s1.top();s1.pop();}cout << endl;//Xxxxxxxxxxxxxhello world!cout << s1.empty() << endl;//1，表示此时栈为空return 0;
}

2.queue的使用

queue的使用和stack相同，这里不再看：

#include <queue>
int main()
{queue<string> q1;q1.emplace("hello world!");q1.emplace("Xxxxxxxxxxxx");while (!q1.empty()){cout << q1.front();q1.pop();}cout << endl;//hello world!Xxxxxxxxxxxxcout << q1.empty() << endl;//1，表示队列为空return 0;
}

3.栈和队列OJ题

3.1题目1：最小栈

链接: 最小栈

class MinStack {
public:MinStack() {//初始化堆栈操作其实不用实现：//1.自己不实现，内置类型：不一定处理，自定义类型：走自己的构造函数，stack中有自己的构造函数//2.写了函数不实现：走初始化列表，没有初始化列表，判断是否给了初始值，最后走构造函数//所以我们既可以给这个函数删了，也可以置之不管，我们这里直接不管}void push(int val) {_stack.push(val);if(_minstack.empty() || val <= _minstack.top()) _minstack.push(val);}void pop() {if(_stack.top() == _minstack.top()) _minstack.pop();_stack.pop();}int top() {return _stack.top();}int getMin() {return _minstack.top();}
private://创建两个栈stack<int> _stack;stack<int> _minstack;
};

3.2题目2：栈的压入、弹出序列

链接: 栈的压入、弹出序列

class Solution {
public:bool IsPopOrder(vector<int>& pushV, vector<int>& popV) {if(pushV.size() != popV.size()) return false;stack<int> _stack;int pushi = 0, popi = 0;while(pushi < pushV.size()){_stack.push(pushV[pushi++]);//先入栈while(!_stack.empty() && _stack.top() == popV[popi]){//当栈顶元素和要删除的元素相等时，要出栈_stack.pop();popi++;}}return _stack.empty();//如果为空，返回true，否则返回false}
};

3.3题目3：逆波兰表达式求值

链接: 逆波兰表达式求值

class Solution {
public:int evalRPN(vector<string>& tokens) {//首先要先取值入栈stack<int> s1;for(int i = 0; i<tokens.size(); i++){string& s = tokens[i];//枚举数字很困难，那么我们就枚举符号//s是string类型，而s[0]是第一个字符if(s == "+" || s == "-" || s == "*" || s == "/"){//是字符的话，就拿两个数据进行运算int right = s1.top();s1.pop();int left = s1.top();s1.pop();switch(s[0]){case '+':s1.push(left + right);break;//注意break别忘记写了case '-':s1.push(left - right);break;case '*':s1.push(left * right);break;case '/':s1.push(left / right);break;}}else{//是数字，就入栈s1.push(atoi(s.c_str()));}}return s1.top();}
};

3.4题目4：用栈实现队列

链接: link

class MyQueue {
public:MyQueue() {}void push(int x) {//入队列就是直接向入栈中插入数据Push.push(x);}int pop() {//如果出栈中有数据，直接出栈，否则，先入栈，再出栈if(Pop.empty()){while(!Push.empty()){Pop.push(Push.top());Push.pop();}}int ret = Pop.top();Pop.pop();return ret;}int peek() {if(Pop.empty()){while(!Push.empty()){Pop.push(Push.top());Push.pop();}}return Pop.top();}bool empty() {return Push.empty() && Pop.empty();}
private://应该是要两个栈，一个是入栈，一个是出栈stack<int> Push;stack<int> Pop;
};

4.栈的模拟实现

栈的实现较为简单，我们直接来看：

//栈的模拟实现
1.我们可以按照之前数据结构讲的那样，开辟数组来实现栈
//template<class T>
//class Stack
//{
//private:
//	T* _a;
//	size_t _top;
//	size_t _capacity;
//};//但是库中的栈并不是这样实现的，而是使用了一个适配器：
namespace Mine
{template<class T, class container>class Stack{public://入栈void push(const T& x){_con.push_back(x);//因为使用了之前我们用过的容器来实例化栈，所以我们可以直接使用容器的函数来实现栈！}//出栈void pop(){_con.pop_back();}//获取栈顶元素const T& top() const{return _con.back();}//栈中的数个数size_t size() const{return _con.size();}//判空bool empty() const{return _con.empty();}private:container _con;//这时我们可以直接使用容器来创建一个对象};
}///#include "Stack.h"
int main()
{Mine::Stack<int, vector<int>> s1;s1.push(1);s1.push(2);s1.push(3);while (!s1.empty()){cout << s1.top() << " ";s1.pop();}cout << endl << s1.size();//3 2 1      0(size)return 0;
}

但是我们可能会有疑惑：为什么我们可以直接使用到std中的stack以及它的函数呢？因为：using namespace std;我们在一开始就已经展开了，如果我们不展开的话，还要加上std::，如果展开在#include "Stack.h"后面，也是没有问题的，因为stack是模板参数，当实例化时才会进行错误的检查

5.队列的模拟实现

队列的实现也比较简单，我们直接看即可：

//队列的模拟实现
//队列的实现也是这样：
namespace Mine
{//在模板定义时可以直接为模板参数赋初始值template <class T, class container = list<int>>class Queue{public://入队列void push(const T& x){_con.push_back(x);}//出队列void pop(){//对于vector来说，它没有相应的头删函数，因为头删的消耗太大了，所以容器不能够使用vector_con.pop_front();}//获取队头元素const T& front() const{return _con.front();}//获取队尾元素const T& back() const{return _con.back();}//队列大小size_t size() const{return _con.size();}//队列判空bool empty() const{return _con.empty();}private:container _con;};
}/#include <list>
#include "Queue.h"
int main()
{Mine::Queue<int, list<int>> q1;q1.push(1);q1.push(2);q1.push(3);while (!q1.empty()){cout << q1.front() << " ";q1.pop();}cout << endl;//1 2 3return 0;
}

6.deque

上面我们已经实现了栈和队列，但是我们看库中的栈和队列时，会发现：

库中实现的栈和队列的适配器传入的都是一个叫deque的容器，那么这个容器究竟是什么呢？这个容器的底层实现是什么呢？：

6.1什么是deque

我们可以看一下deque实现的功能：

6.2deque的底层实现

所以说deque的缺陷在于[]访问这里，通过代码验证可知，在对10000个数据进行排序时，使用vector比使用deque快将近两倍多，而且如果将deque中的数据拷贝到vector中进行排序，排序之后再拷贝过来的效率也要比单独在deque中进行排序快两倍左右！
所以deque的访问是一个大问题，而拷贝其实是不怎么消耗时间的

6.3deque迭代器的讲解

所以说，对于栈和队列那种不经常插入删除的容器来说，使用deque是再好不过的了

下面我们来看一下deque的迭代器是怎么实现的：

6.4库中deque实现细节

7.prioriry_queue的介绍和使用

7.1什么是priority_queue

翻译为优先级队列，包含在queue头文件中，可以按照数据的优先级对数据进行排序，默认是较大值，它的第一个元素总是大于它所包含的其它元素，它的使用如下：

int main()
{priority_queue<int> pq1;pq1.push(5);pq1.push(1);pq1.push(2);pq1.push(9);//默认是按照大的优先级排列while (!pq1.empty()){cout << pq1.top() << " ";pq1.pop();}cout << endl;//9 5 2 1return 0;
}

我们看到这个是不是感觉很熟悉，那就是堆，大堆、小堆和这个相似，所以我们可以使用堆的方法来实现这个容器

int main()
{//如果我们想要让小的数据优先级高，需要这样使用：//priority_queue<int, vector<int>, less<int>> pq1;priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pq1;pq1.push(5);pq1.push(1);pq1.push(2);pq1.push(9);while (!pq1.empty()){cout << pq1.top() << " ";pq1.pop();}cout << endl;//1 2 5 9return 0;
}

7.2在OJ题中的使用

链接: 数组中的第k个最大元素
有了这个容器，该题目实现起来很简单：

class Solution {
public:int findKthLargest(vector<int>& nums, int k) {priority_queue<int> pq1;//先插入数据for(int i = 0; i<nums.size(); i++){pq1.push(nums[i]);}while(--k)//再将k前边的数据进行删除{pq1.pop();}return pq1.top();//最后只剩下数据k了，直接返回}
};

7.3priority_queue的模拟实现

模拟实现需要使用堆中的算法，所以需要先进行复习：

链接: link
向上调整算法：

上面的图是按照小的优先级高来画的，但是默认是大的优先级大，但是实现思路相同

7.3.1仿函数

我们先实现一下优先级队列的迭代器区间构造：

//迭代器区间构造
template<class Inputiterator>
priority_queue(Inputiterator begin, Inputiterator end):_con(begin, end)
{//迭代器区间插入之后，要将_con设置成为大堆for (int i = (_con.size()-1-1)/2; i >= 0; i--){AdjustDown(i);}
}int main()
{int a[] = { 1, 5, 3, 9, 7 };//Mine::priority_queue<int> pq(a, a+sizeof(a)/sizeof(int));Mine::priority_queue<int> pq;//err：没有合适的默认构造可用while (!pq.empty()){cout << pq.top() << " ";pq.pop();}cout << endl;return 0;
}

当我们不写默认构造的话，编译器会自己提供一个默认构造，但是这里我们写了默认构造，但是不想写_con，也就是容器适配器(vector)的默认构造，有没有什么办法？：

这需要写这个就可以强制生成一个默认构造来使用

但是我们知道，库中的优先级队列的实现可以通过传入greater或less参数来实现优先级的更改的，那么我们如何实现这个操作呢？这时候就要看仿函数这个概念了：

template<class T>
struct Less
{bool operator()(const T& x, const T& y) const{return x < y;}
};template<class T>
struct Greater
{bool operator()(const T& x, const T& y) const{return x > y;}
};int main()
{//仿函数的使用Less<int> LessFunc;cout << LessFunc(1, 2) << endl;//1//如果我们只看LessFunc(1, 2)这个的话，很想一个函数调用，所以被称为仿函数return 0;
}

可以看出，仿函数的使用还是很简单的，而仿函数调用的原理其实是：

仿函数在我们实现的优先级队列中的应用为：

但是库中在实现优先级队列时，传入的是less，创建的是大堆，传入的是greater，创建的是小堆，所以我们也要做一下更改：

7.3.1.1仿函数的其它应用场景

//假设我们实现了一个日期类，其中实现了日期类的传参构造，>和<的比较，以及流插入的重载
class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day){}bool operator<(const Date& d)const{return (_year < d._year) ||(_year == d._year && _month < d._month) ||(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);}bool operator>(const Date& d)const{return (_year > d._year) ||(_year == d._year && _month > d._month) ||(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);}friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
private:int _year;int _month;int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;return _cout;
}int main()
{Mine::priority_queue<Date> q1;q1.push({ 2024, 10, 23 });q1.push({ 2024, 5, 27 });q1.push({ 2024, 11, 2 });while (!q1.empty()){cout << q1.top() << " ";q1.pop();}cout << endl;return 0;
}

这里我们可以看到，该程序成功实现了我们的需求，但是我们这样改一下：

int main()
{//这里传入的参数为Date*类型Mine::priority_queue<Date*> q1;q1.push(new Date{ 2024, 10, 23 });q1.push(new Date{ 2024, 5, 27 });q1.push(new Date{ 2024, 11, 2 });while (!q1.empty()){cout << *q1.top() << " ";q1.pop();}cout << endl;return 0;
}

这时我们看到，因为传入的是地址，而地址在new开辟时是不确定的，所以通过比较地址大小来排序是完全不行的，谁最大都有可能出现，所以我们要解决这个问题：

struct Dateless
{bool operator()(const Date* d1, const Date* d2) const{return *d1 < *d2;}
};
struct Dategreater
{bool operator()(const Date* d1, const Date* d2) const{return *d1 > *d2;}
};int main()
{//Mine::priority_queue<Date*> q1;Mine::priority_queue<Date*, vector<Date*>, Dateless> q1;q1.push(new Date{ 2024, 10, 23 });q1.push(new Date{ 2024, 5, 27 });q1.push(new Date{ 2024, 11, 2 });while (!q1.empty()){cout << *q1.top() << " ";q1.pop();}cout << endl;return 0;
}

可以看出，我们的解决方法为：再写出两个比较的类进行传入，如果我们需要比较的是两个指针的话，那么走的就是这个解引用的函数，所以仿函数的优点在于：如果库中不支持这个比较，而且我们访问不到这个类时，我们就可以自己写一个仿函数，实现我们想要的需求，但是如果我们不像每次比较时都要传参的话要怎么办呢？：这个之后会讲到！
我们现在还要看的一个是sort的传参和模板参数的问题：