C++棧與隊列核心操作及應(yīng)用場景分析

更新時間：2026年02月04日 10:04:14 作者：80530單詞突擊贏

C++中的棧（Stack）和隊列（Queue）是兩種常見的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),本文介紹C++中的棧（Stack）和隊列（Queue）類的基礎(chǔ)概念和使用方法,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

一、棧（Stack）

棧是一種后進(jìn)先出（LIFO） 的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，僅允許在容器的一端進(jìn)行插入和刪除操作。
核心操作：

push(): 元素入棧
pop(): 棧頂元素出棧
top(): 訪問棧頂元素
empty(): 檢查棧是否為空
size(): 獲取棧中元素數(shù)量

示例代碼：

#include <stack>
#include <iostream>
int main() {
    std::stack<int> s;
    s.push(10); // 入棧: 10
    s.push(20); // 入棧: 20
    std::cout << "棧頂元素: " << s.top() << std::endl; // 輸出 20
    s.pop();    // 出棧
    std::cout << "棧大小: " << s.size() << std::endl;  // 輸出 1
    return 0;
}

二、隊列（Queue）

隊列是一種先進(jìn)先出（FIFO） 的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，元素在隊尾插入，在隊頭刪除。
核心操作：

push(): 元素入隊
pop(): 隊頭元素出隊
front(): 訪問隊頭元素
back(): 訪問隊尾元素
empty(): 檢查隊列是否為空
size(): 獲取隊列元素數(shù)量

示例代碼：

#include <queue>
#include <iostream>
int main() {
    std::queue<int> q;
    q.push(10); // 入隊: 10
    q.push(20); // 入隊: 20
    std::cout << "隊頭元素: " << q.front() << std::endl; // 輸出 10
    q.pop();    // 出隊
    std::cout << "隊尾元素: " << q.back() << std::endl;  // 輸出 20
    return 0;
}

三、底層容器與模板參數(shù)

棧和隊列在C++中通過容器適配器實現(xiàn)，默認(rèn)使用std::deque作為底層容器：

std::stack<int, std::vector<int>> s; // 使用vector作為底層容器
std::queue<int, std::list<int>> q;   // 使用list作為底層容器

四、典型應(yīng)用場景

棧的應(yīng)用
- 函數(shù)調(diào)用棧
- 括號匹配（例如：bool valid = (a*(b+c))）
- 深度優(yōu)先搜索（DFS）
隊列的應(yīng)用
- 任務(wù)調(diào)度（如CPU輪詢）
- 廣度優(yōu)先搜索（BFS）
- 緩沖區(qū)管理（如消息隊列）

五、注意事項

棧和隊列不支持迭代器訪問，僅能操作首尾元素。
調(diào)用top()或front()前需用empty()檢查容器是否為空，避免未定義行為。
自定義底層容器時需滿足以下要求：
- 棧：支持push_back()、pop_back()、back()
- 隊列：支持push_back()、pop_front()、front()、back()