学而时习之：C++中的标准模板6C++ STL 中的栈（Stack） stack 栈容器遵循后进先出（LIFO）的插入

C++ STL 中的栈（Stack）

stack 栈容器 遵循后进先出（LIFO）的插入和删除顺序。这意味着最近插入的元素最先被移除，而最先插入的元素最后才被移除。这是通过仅在栈的一端（通常称为栈顶）进行元素的插入和删除来实现的。

C++代码如下：

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main()
{
    stack<int> st;  // 创建一个整数类型的栈
    st.push(10);    // 将元素10压入栈
    st.push(5);     // 将元素5压入栈
    
    // 访问栈顶元素
    cout << "栈顶元素: " << st.top() << endl;
    
    // 弹出一个元素
    st.pop();
    cout << "弹出元素后的栈顶元素: " << st.top() << endl;
    
    return 0;
}

语法

栈在 <stack> 头文件中被定义为 std::stack 类模板。

stack<T> st;

其中：

T：栈中元素的数据类型（如 int、char 等）。
st：给栈起的名字。

基本操作

以下是可以在栈上执行的基本操作：

1. 插入元素

在栈中，新元素只能通过 push() 方法从栈顶插入。

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main()
{
    stack<int> st;  // 创建一个整数类型的栈

    // 向栈顶插入元素
    st.push(10);
    st.push(20);
    st.push(30);
    st.push(40);

    return 0;
}

2. 访问元素

只能使用 top() 方法访问栈顶的元素。

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main()
{
    stack<int> st;
    st.push(10);
    st.push(20);
    st.push(30);
    st.push(40);

    // 访问栈顶元素
    cout << st.top();
    return 0;
}

注意：peek() 仅用于查看栈顶元素，而不会将其输出（打印）。

3. 删除元素

在栈中，只有栈顶元素可以通过 pop() 方法一次操作被删除。

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main() {
    stack<int> st;
    st.push(10);
    st.push(20);
    st.push(30);
    st.push(40);

    // 删除栈顶元素
    st.pop();

    while (!st.empty()) {
        cout << st.top() << " ";
        st.pop();
    }
    return 0;
}

30 20 10

4. `empty()`

该函数用于检查栈是否为空。如果栈中没有元素，则返回 true；否则返回 false。

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main() {

    stack<int> st;
    if (st.empty()) {
        cout << "栈为空" << endl;
    }
    st.push(100);
    if (!st.empty()) {
        cout << "栈不为空，栈顶元素为：" << st.top() << endl;
    }
    return 0;
}

栈为空
栈不为空，栈顶元素为：100

5. 栈的大小size

size() 函数用于返回栈中当前存储的元素个数。它可以帮助你了解栈中有多少项，而不会修改栈的内容。

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main()
{
    stack<int> st;
    st.push(10);
    st.push(5);
    cout << "栈的大小: " << st.size() << endl;
    st.pop();
    cout << "栈的大小: " << st.size() << endl;
    return 0;
}

栈的大小: 2
栈的大小: 1

6.伪遍历

由于除栈顶外无法直接访问栈中的其他元素，栈实际上不能被遍历。但我们可以创建一个栈的副本，依次访问并删除该副本的栈顶元素。当副本栈为空时，就完成了一次“不破坏原栈”的遍历。

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main()
{
    stack<int> st;
    st.push(10);
    st.push(20);
    st.push(30);
    st.push(40);

    // 创建原栈的副本
    stack<int> temp(st);

    while (!temp.empty())
    {
        cout << temp.top() << " ";
        temp.pop();
    }
    return 0;
}

40 30 20 10

解释：上述程序通过复制原栈 st 得到副本 temp，避免修改原栈。while 循环不断用 top() 打印并用 pop() 删除 temp 的栈顶，直到栈空，从而实现伪遍历。

时间复杂度
下表列出栈各操作的时间复杂度：

操作	时间复杂度
插入元素(push)	O(1)
删除元素(pop)	O(1)
访问栈顶(peek)	O(1)
遍历栈	O(n)

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