【C++】STL:Stack详解

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STL:Stack详解

说到 C++ 的 STL(Standard Template Library)容器,vectormapset 这些可能更常被使用。但在某些特定的应用场景下,stack(栈)却能带来意想不到的简洁和高效。


一、stack 是啥?

stack,中文叫“栈”,是 后进先出(LIFO) 的线性数据结构。 也就是说:你最后压进去的元素,会第一个被弹出来

举个现实中的例子: 你往一个盒子里一个一个地放盘子(push),最后放进去的盘子在最上面,如果现在要拿一个盘子出来,你只能从最上面开始拿(pop)。

在 C++ 中,stack 就是对这种行为的一种封装。

(其实这些大家在学数据结构的时候应该都有所了解了)


二、stack 的基本用法

#include <iostream>
#include <stack>

int main() {
    std::stack<int> s;

    s.push(10);     // 压入10
    s.push(20);     // 压入20
    s.push(30);     // 压入30

    std::cout << "栈顶元素:" << s.top() << std::endl;  // 输出30

    s.pop();  // 弹出30

    std::cout << "现在栈顶是:" << s.top() << std::endl;  // 输出20

    return 0;
}

stack 的常用操作

操作名含义说明
push()入栈把元素放入栈顶
pop()出栈弹出栈顶元素(不返回)
top()查看栈顶返回栈顶元素
empty()是否为空栈为空返回 true
size()元素数量返回当前栈中元素的数量

三、stack 本质上是个“适配器”

stack 是一个容器,其实它的底层是对其他容器的“包装”。 它不是一个容器类,而是一个容器适配器(container adapter)。

什么意思?

在源码中,stack 默认是用 deque 作为底层容器来实现的。你也可以换成 vector 等,只要它支持:

  • push_back()
  • pop_back()
  • back()
std::stack<int, std::vector<int>> myStack;  // 用 vector 作为底层容器

所以说,stack 只是把底层容器的接口“裁剪”了一下,只保留了能实现“栈”操作的那一部分。

适配器这个东西也很有讲头,如果大家喜欢的话,我后续会出一期~


四、常见应用场景

很多经典算法,背后都有 stack 的影子:

  • 括号匹配:判断表达式是否配对,经典栈应用。
  • 中缀转后缀表达式:用来临时保存运算符。
  • 深度优先搜索(DFS):显式栈代替递归。
  • 浏览器的前进后退:前进栈 + 后退栈。
// 一个简单的括号匹配
bool isValidBrackets(const std::string& s) {
    std::stack<char> st;
    for (char c : s) {
        if (c == '(') st.push(c);
        else if (c == ')') {
            if (st.empty()) return false;
            st.pop();
        }
    }
    return st.empty();
}

五、栈的性能与注意事项

  • stack 的每次操作都是 常数时间 O(1),性能非常好。
  • 不支持迭代器遍历(你不能用 for 去遍历它),这也是刻意设计的,因为栈的原则就是 只能看最上面的那个元素
  • 如果你需要频繁地遍历或随机访问,stack 可能不是最佳选择,考虑用 vectordeque

六、总结一下

  • C++ 的 stack 是 STL 提供的容器适配器,封装了“后进先出”的数据结构;
  • 默认使用 deque 作为底层容器;
  • 提供简单高效的 push/pop/top/empty/size 接口;
  • 是括号匹配、DFS、表达式求值等算法的利器;
  • 若有遍历需求,需另选容器。

简单的一篇STL容器讲解,大家的支持就是我更新的动力~