栈&队列

时间:2023-03-09 05:34:41
栈&队列

队列部分

普通队列

  举个形象的例子:排队买票。

  有一列人在排队买票,前面来的人买完票就离开,后面来的人需要站在最后……依次类推。

 在计算机中,数据结构队列有一个头指针和尾指针,头指针加一就代表有一个数据出队了(人买完票),尾指针加一就代表有一共数据入队了。

  队列,是一种线性表结构。它的主体是一个数组,第一个队内元素所在的位置叫做队首,而最后一个元素所在的位置叫做队尾。队列允许在队首队尾进行操作。因此,队列具有一个特殊而重要的性质FIFO(先进先出)。

  普通队列大概是这个样子的:

栈&队列

普通队列实现

手写实现:

#include <iostream>
using namespace std;
struct queue//将队列封装在一个结构体中
{
int head=0,tail=0;//head代表头指针,tail代表尾指针
int a[100];//队列元素存储于此
void pop(){head++;}//弹出队头元素
void push(int num){a[tail]=num;tail++;}//在队尾插入元素
int size(){return tail-head;}//判断队列元素个数
int back(){return a[tail-1];}//返回队尾元素
int front(){return a[head];}//返回队头元素
bool empty(){if(head==tail)return true;return false;}//判断队列是否为空
};
int main()
{
//测试手写队列
queue q;
q.push(1);
cout<<q.front()<<endl;
q.pop();
if(q.empty())q.push(2);
cout<<q.front()<<endl;
q.push(3);
cout<<q.back()<<endl;
cout<<q.size();
return 0;
}

STL实现:

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{
queue<int>q;
q.pop();//弹出队头元素
q.push(1);//将1这个元素插入队尾
q.size();//判断队列元素个数
q.front();//返回队头元素
q.back();//返回队尾元素
q.empty();//判断队列是否为空
return 0;
}

单调队列

  顾名思义,单调队列可以保证队内元素时刻保持单调(单调递增、单调递减、单调非减、单调非增)。

  单调队列虽然叫“队列”,但其实和队列有很大差别:为了保证队内元素单调,会强行舍弃队中的一些元素。这点与FIFO的队列有很大不同,所以应该把单调队列看作是原数列的一个单调子序列。

  另外,与普通队列不同的是,单调队列可以在队头和队尾插入和删除元素。

优先队列

  顾名思义,优先队列就是指队列中的每一个元素都有一个优先级,优先级可以是最大的元素优先级最大,也可以是最小的元素优先级最大,具体看优先队列的定义。

  优先队列,其实在本质上与堆没有多大的区别。

优先队列实现

手写实现:

#include <iostream>
#define cmp(a,b) (a>b)//如果要修改元素优先级,在这里修改
#define sort(h,t) for(int i=t-1;cmp(a[i],a[i-1])&&i>=h;i--)swap(a[i],a[i-1])
using namespace std;
struct priority_queue//默认最大的元素优先级最大的优先队列
{
int head=0,tail=0;//head代表头指针,tail代表尾指针
int a[100];//队列元素存储于此
void pop(){head++;}//弹出队头元素
void push(int num){a[tail]=num;tail++;sort(head,tail);}//在队尾插入元素,改变元素优先级
int size(){return tail-head;}//判断队列元素个数
int top(){return a[head];}//返回队头(优先级最高)的元素
bool empty(){if(head==tail)return true;return false;}//判断队列是否为空
};
int main()
{
//测试
priority_queue q;
q.push(1);q.push(2);q.push(3);
cout<<q.size()<<endl;
cout<<q.top()<<endl;
q.pop();
cout<<q.top()<<endl;
q.pop();
cout<<q.top()<<endl;
q.pop();
if(q.empty())q.push(1);
cout<<q.top();
return 0;
}

STL实现:

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
int main()
{
priority_queue<int>q;
q.pop();//弹出队头元素
q.push(1);//将1这个元素插入队尾
q.size();//判断队列元素个数
q.top();//返回队头(优先级最高)的元素
q.empty();//判断队列是否为空
return 0;
}

栈部分

  栈,是一种数据结构,它具有先进后出(FILO)的特性,意思是,第一个进入的元素,是最后出来的,这与队列完全是相反的。

  举个形象的例子:从羽毛球筒里拿羽毛球。

  有一个羽毛球筒,只有一个开口,里面放满了羽毛球,这时,你想拿最底下的羽毛球,你会怎么做呢?

  答案是:把前面所有的羽毛球都拿出来,最后拿最底下的。

  这就运用了栈的思想,栈最主要的特点就是先进后出(FILO)。

  栈大概长这样:

栈&队列

栈实现

手写实现:

#include <iostream>
using namespace std;
struct stack//将栈封装在一个结构体当中
{
int a[100];//栈元素存在此中
int Top=0;//栈顶
void pop(){Top--;};//弹出栈顶元素
void push(int num){a[Top]=num;Top++;}//将元素插入栈顶
int top(){return a[Top];}//返回栈顶元素
int size(){return Top;}//判断栈元素个数
bool empty(){if(!Top)return true;return false;}//判断栈是否为空
};
int main()
{
//测试
stack s;
s.push(1);
cout<<s.top()<<endl<<s.size()<<endl;
s.pop();
if(s.empty())s.push(2);
cout<<s.top();
return 0;
}

STL实现:

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main()
{
stack<int>s;
s.pop();//弹出栈顶元素
s.push(1);//将1这个元素插入栈顶
s.top();//返回栈顶元素
s.size();//判断栈元素个数
s.empty();//判断栈是否为空
return 0;
}