day38-栈和队列理论学习【c++】

在 C++ 中，栈（Stack）和队列（Queue）是两种常见的数据结构，它们分别以不同的方式管理数据。下面是对它们的详细讲解，包括操作和代码实现。

栈（Stack）

定义：
栈是一种遵循“后进先出”（LIFO，Last In First Out）原则的数据结构。即，最新加入的元素最先被移除。

主要操作：

push(): 将一个元素添加到栈顶。
pop(): 移除栈顶的元素。
top(): 获取栈顶的元素但不移除它。
empty(): 判断栈是否为空。

C++ STL 中的栈实现：
在 C++ 标准模板库（STL）中，栈是通过 std::stack 实现的。默认情况下，它使用 std::deque 作为底层容器，但也可以使用 std::vector 或 std::list。

代码示例：

#include <iostream>
#include <stack>int main() {std::stack<int> s;  // 创建一个空栈s.push(1);  // 将 1 压入栈中s.push(2);  // 将 2 压入栈中s.push(3);  // 将 3 压入栈中std::cout << "栈顶元素: " << s.top() << std::endl;  // 输出 3s.pop();  // 移除栈顶元素 (3)std::cout << "栈顶元素: " << s.top() << std::endl;  // 输出 2std::cout << "栈是否为空: " << (s.empty() ? "是" : "否") << std::endl;  // 输出 否return 0;
}

队列（Queue）

定义：
队列是一种遵循“先进先出”（FIFO，First In First Out）原则的数据结构。即，最早加入的元素最先被移除。

主要操作：

enqueue() 或 push(): 将一个元素添加到队列的尾部。
dequeue() 或 pop(): 从队列的头部移除元素。
front(): 获取队列头部的元素但不移除它。
back(): 获取队列尾部的元素但不移除它。
empty(): 判断队列是否为空。

C++ STL 中的队列实现：
在 C++ 标准模板库（STL）中，队列是通过 std::queue 实现的。默认情况下，它使用 std::deque 作为底层容器，但也可以使用 std::list。

代码示例：

#include <iostream>
#include <queue>int main() {std::queue<int> q;  // 创建一个空队列q.push(1);  // 将 1 添加到队列中q.push(2);  // 将 2 添加到队列中q.push(3);  // 将 3 添加到队列中std::cout << "队列头部元素: " << q.front() << std::endl;  // 输出 1q.pop();  // 移除队列头部元素 (1)std::cout << "队列头部元素: " << q.front() << std::endl;  // 输出 2std::cout << "队列是否为空: " << (q.empty() ? "是" : "否") << std::endl;  // 输出 否return 0;
}

总结

栈（Stack）: 遵循 LIFO 原则，支持的操作有 push、pop、top 和 empty。
队列（Queue）: 遵循 FIFO 原则，支持的操作有 push、pop、front、back 和 empty。

这两种数据结构在许多算法和程序设计中都有广泛的应用，可以根据具体需要选择使用。

`peek()`操作

在数据结构中，peek() 是一种操作，用于访问（但不移除）数据结构中的元素。在不同的数据结构中，peek() 可能会有不同的具体含义。以下是 peek() 在一些常见数据结构中的使用说明：

1. 栈（Stack）

在栈中，peek() 通常用来访问栈顶的元素，而不改变栈的状态。它的行为类似于 top() 操作。

例子：

#include <iostream>
#include <stack>int main() {std::stack<int> s;s.push(1);s.push(2);s.push(3);std::cout << "栈顶元素: " << s.top() << std::endl;  // 使用 top()，类似于 peek()return 0;
}

2. 队列（Queue）

在队列中，peek() 通常用来访问队列头部的元素，而不改变队列的状态。它的行为类似于 front() 操作。

例子：

#include <iostream>
#include <queue>int main() {std::queue<int> q;q.push(1);q.push(2);q.push(3);std::cout << "队列头部元素: " << q.front() << std::endl;  // 使用 front()，类似于 peek()return 0;
}

3. 优先队列（Priority Queue）

在优先队列中，peek() 用于访问优先队列中优先级最高的元素（通常是队列的顶部元素），而不移除它。它的行为类似于 top() 操作。

例子：

#include <iostream>
#include <queue>int main() {std::priority_queue<int> pq;pq.push(1);pq.push(5);pq.push(3);std::cout << "优先队列的最大元素: " << pq.top() << std::endl;  // 使用 top()，类似于 peek()return 0;
}