开发: C++知识库 Java知识库 JavaScript Python PHP知识库人工智能区块链大数据移动开发嵌入式开发工具数据结构与算法开发测试游戏开发网络协议系统运维
教程: HTML教程 CSS教程 JavaScript教程 Go语言教程 JQuery教程 VUE教程 VUE3教程 Bootstrap教程 SQL数据库教程 C语言教程 C++教程 Java教程 Python教程 Python3教程 C#教程
数码: 电脑笔记本显卡显示器固态硬盘硬盘耳机手机 iphone vivo oppo 小米华为单反装机图拉丁

-> 数据结构与算法 -> 黑马C++ 03 提高5 —— STL常用容器_stack栈容器/queue队列容器/list链表容器 -> 正文阅读

[数据结构与算法]黑马C++ 03 提高5 —— STL常用容器_stack栈容器/queue队列容器/list链表容器

文章目录

一、stack栈容器(先进后出)
- 1. stack基本概念(顶端元素才被使用)
- 2. stack常用接口
二、queue队列容器(先进先出)
- 1. queue基本概念(队头队尾元素才被使用)
- 2. queue常用接口
三、list链表容器

一、stack栈容器(先进后出)

1. stack基本概念(顶端元素才被使用)

概念：stack是一种先进后出(First In Last Out,FILO)的数据结构，它只有一个出口。

在这里插入图片描述

栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此栈不允许有遍历行为
栈中进入数据称为 — 入栈 push
栈中弹出数据称为 — 出栈 pop

2. stack常用接口

功能描述： 栈容器常用的对外接口
构造函数：

stack<T> stk; stack采用模板类实现， stack对象的默认构造形式
stack(const stack &stk); 拷贝构造函数

赋值操作：

stack& operator=(const stack &stk); 重载等号操作符

数据存取：

push(elem); 向栈顶添加元素
pop(); 从栈顶移除第一个元素
top(); 返回栈顶元素

大小操作：

empty(); 判断堆栈是否为空
size(); 返回栈的大小

总结：

入栈 — push
出栈 — pop
返回栈顶 — top
判断栈是否为空 — empty
返回栈大小 — size

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

// stack容器符合先进后出，不允许有遍历行为

// 栈stack容器
void test01()
{
	// 特点：符合先进后出的数据结构
	stack<int>s;

	// 入栈
	s.push(10);
	s.push(20);
	s.push(30);
	s.push(40);

	cout << "栈的大小：" << s.size() << endl;

	// 主要栈不为空，查看栈顶，并且执行出栈操作
	while (!s.empty())// 不为空
	{
		// 查看栈顶的元素
		cout << "栈顶元素为：" << s.top() << endl;

		// 出栈
		s.pop();
	}

	cout << "栈的大小：" << s.size() << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

二、queue队列容器(先进先出)

1. queue基本概念(队头队尾元素才被使用)

概念：Queue是一种先进先出(First In First Out,FIFO)的数据结构，它有两个出口。
队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素。
队列中只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为。
队列中进数据称为 — 入队 push
队列中出数据称为 — 出队 pop

2. queue常用接口

功能描述： 栈容器常用的对外接口
构造函数：

queue<T> que; queue采用模板类实现，queue对象的默认构造形式
queue(const queue &que); 拷贝构造函数

赋值操作：

queue& operator=(const queue &que); 重载等号操作符

数据存取：

push(elem); 往队尾添加元素
pop(); 从队头移除第一个元素
back(); 返回最后一个元素
front(); 返回第一个元素

大小操作：

empty(); 判断堆栈是否为空
size(); 返回栈的大小

总结：

入队 — push
出队 — pop
返回队头元素 — front
返回队尾元素 — back
判断队是否为空 — empty
返回队列大小 — size

#include<vector>
#include<algorithm>
#include<iostream>
#include<queue>
#include<string>
using namespace std;

// queue先进先出，只有队头和队尾能给外界访问，因此不允许有遍历行为

// 队列queue
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01()
{
	// 创建队列
	queue<Person>q;

	// 准备数据
	Person p1("唐僧", 30);
	Person p2("孙悟空", 1000);
	Person p3("猪八戒", 900);
	Person p4("沙僧", 800);

	// 入队 
	q.push(p1);
	q.push(p2);
	q.push(p3);
	q.push(p4);

	cout << "队列的大小：" << q.size() << endl;

	// 判断只要队列不为空，查看队头，查看队尾，出队
	while (!q.empty())
	{
		// 查看队头
		cout << "队头元素——姓名： " << q.front().m_Name << "年龄： " << q.front().m_Age << endl;

		// 查看队尾
		cout << "队尾元素——姓名： " << q.back().m_Name << "年龄： " << q.back().m_Age << endl;

		// 出队,先进先出
		q.pop();
	}

	cout << "队列的大小：" << q.size() << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

三、list链表容器

1. list基本概念

功能： 将数据进行链式存储
链表（list）是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的。
链表的组成：链表由一系列结点组成。
结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。
STL中的链表是一个双向循环链表，既指向前一个节点，又指向后一个节点。

在这里插入图片描述

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器

list的优点：

采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：

链表灵活，但是空间(指针域) 和时间（遍历）额外耗费较大

重要性质：

List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

在这里插入图片描述

遍历速度没有指针快，因为数组地址是连续的
总结：STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点。

2. list构造函数

功能描述：

创建list容器

函数原型：

list<T> lst; list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：
list(beg,end); 构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
list(n,elem); 构造函数将n个elem拷贝给本身。
list(const list &lst); 拷贝构造函数

总结：

list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可

#include<vector>
#include<algorithm>
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;

// list容器的构造

void printList(const list<int>& L)
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	// 创建list容器
	list<int>L1;	// 默认构造

	// 添加数据
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	// 遍历容器
	printList(L1);

	// 区间方式构造
	list<int>L2(L1.begin(), L1.end());// end指向最后一个元素的下一位
	printList(L2);

	// 拷贝构造
	list<int>L3(L2);
	printList(L3);

	// n个elem
	list<int>L4(10, 1000);// 10个1000
	printList(L4);
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

3. list赋值与交换(加const)

功能描述：

给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：

assign(beg, end); 将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem); 将n个elem拷贝赋值给本身。
list& operator=(const list &lst); 重载等号操作符
swap(lst); 将lst与本身的元素互换。

总结：

list赋值和交换操作能够灵活运用即可

#include<algorithm>
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;

// list容器的赋值与交换
void printList(const list<int>& L)// 防止修改值
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

// 赋值
void test01()
{
	list<int>L1;

	// 添加数据
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);

	list<int>L2;
	L2 = L1; // operator = 赋值
	printList(L2);

	list<int>L3;
	L3.assign(L2.begin(), L2.end());
	printList(L3);

	list<int>L4;
	L4.assign(10, 100);// 10个100
	printList(L4);
}

// 交换
void test02()
{
	list<int>L1;

	// 添加数据
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	list<int>L2;
	L2.assign(10, 100);

	cout << "交换前： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);

	L1.swap(L2);// 交换L1和L2
	cout << "交换后： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);
}

int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

4. list大小操作

功能描述：

对list容器的大小进行操作

函数原型：

size(); 返回容器中元素的个数
empty(); 判断容器是否为空
resize(num); 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置；如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(num, elem); 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置；如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

总结：

判断是否为空 — empty
返回元素个数 — size
重新指定个数 — resize

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

// list容器大小操作

void printList(const list<int>& L)// const防止修改
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	list<int>L1;

	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);

	// 判断容器是否为空
	if (L1.empty())// 返回1则为空
	{
		cout << "L1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "L1不为空" << endl;
		cout << "L1的元素个数：" << L1.size() << endl;
	}

	// 重新指定大小
	L1.resize(10);// 打印出来为10 20 30 40 0 0 0 0 0 0
	printList(L1);

	L1.resize(2);// 打印10 20 
	printList(L1);
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

5. list插入与删除

功能描述：

对list容器进行数据的插入和删除

函数原型：

push_back(elem); 在容器尾部加入一个元素
pop_back(); 删除容器中最后一个元素
push_front(elem);在容器开头插入一个元素
pop_front();从容器开头移除第一个元素
insert(pos,elem);在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
insert(pos,n,elem);在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
insert(pos,beg,end);在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
clear();移除容器的所有数据
erase(beg,end);删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
erase(pos);删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
remove(elem);删除容器中所有与elem值匹配的元素

总结：

尾插 — push_back
尾删 — pop_back
头插 — push_front
头删 — pop_front
插入 — insert
删除 — erase
移除 — remove
清空 — clear

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

//list容器插入和删除
/*
push_back(elem);           在容器尾部加入一个元素
pop_back();                删除容器中最后一个元素
push_front(elem);          在容器开头插入一个元素
pop_front();               从容器开头移除第一个元素
insert(pos, elem);         在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
insert(pos, n, elem);      在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
insert(pos, beg, end);     在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
clear();                   移除容器的所有数据
erase(beg, end);           删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
erase(pos);                删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
remove(elem);              删除容器中所有与elem值匹配的元素。
*/

void printList(const list<int>& L)// const防止值被修改
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	list<int>L;

	// 尾插
	L.push_back(10);
	L.push_back(20);
	L.push_back(30);

	// 头插，插入-push
	L.push_front(100);
	L.push_front(200);
	L.push_front(300);

	printList(L);// 300 200 100 10 20 30

	// 尾删，删除-pop
	L.pop_back();
	printList(L);// 300 200 100 10 20

	// 头部删除
	L.pop_front();
	printList(L);// 200 100 10 20

	// insert插入
	list<int>::iterator it = L.begin();
	// L.insert(it++, 1000);// 1000 200 100 10 20
	L.insert(++it, 1000);// 200 1000 100 10 20
	printList(L);// 第一个是迭代器，往迭代器的位置插入1000

	// 删除
	it = L.begin();
	L.erase(it);// 删除第一个位置的200
	printList(L);// 1000 100 10 20
	// L.erase(++it);// 打印出来是200 100 10 20

	// 移除
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	printList(L);

	L.remove(10000);// 移除所有的10000
	printList(L);

	// 清空
	L.clear();
	printList(L);
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

6. list数据存取

功能描述：

对list容器中数据进行存取

函数原型：

front(); 返回第一个元素。
back(); 返回最后一个元素。

总结：

list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据，因为存储空间不是连续的，且迭代器不支持随机访问
list本质是个链表，每个数据不是用连续的线性空间存储数据，数据地址不是连续的，迭代器也是不支持随机访问，
返回第一个元素 — front
返回最后一个元素 — back

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

//list数据存取

void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	// L1[0]不可以用[]方式访问list容器中的元素
	// L1.at(0) 不可以用at方式访问list容器中的元素
	// 原因是list本质是个链表，每个数据不是用连续的线性空间存储数据，迭代器也是不支持随机访问

	cout << "第一个元素为： " << L1.front() << endl;
	cout << "最后一个元素为： " << L1.back() << endl;

	// 验证迭代器不支持随机访问
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	it++;
	it--;// 支持双向
	// it=it+1;	// 不支持随机访问
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

7. list反转和排序

功能描述：

将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：

reverse(); 反转链表
sort(); 链表排序

总结：

反转 — reverse
排序 — sort （成员函数）
所有不支持随机访问迭代器的容器，不可以用标准的算法
不支持随机访问迭代器的容器，内部会提供对应的一些算法

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

// list容器反转和排序
void printList(const list<int>& L)// 打印函数
{
	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

// 反转
void test01()
{
	list<int>L1;

	L1.push_back(20);
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(50);
	L1.push_back(40);
	L1.push_back(30);
	cout << "反转前： " << endl;
	printList(L1);

	// 反转
	L1.reverse();
	cout << "反转后： " << endl;
	printList(L1);
}

// 降序函数
bool myCompare(int v1, int v2)
{
	// 降序 就让第一个数>第二个数
	return v1 > v2;
}

// 排序
void test02()
{
	list<int>L1;

	L1.push_back(20);
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(50);
	L1.push_back(40);
	L1.push_back(30);

	// 排序
	cout << "排序前： " << endl;
	printList(L1);

	// 所有不支持随机访问迭代器的容器，不可以用标准的算法
	// 不支持随机访问迭代器的容器，内部会提供对应的一些算法
	// sort(L1.begin(), L1.end());不能使用全局的标准算法

	L1.sort();// 要使用成员函数的算法，默认的排序规则是升序排列，排序sort调用时必须是成员函数
	cout << "升序排序后： " << endl;
	printList(L1);

	L1.sort(myCompare);
	cout << "降序排序后： " << endl;
	printList(L1);
}

int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

8. list排序案例

案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高
排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

#include<iostream>
#include<list>
#include<string>
using namespace std;

class Person
{
public:
	Person(string name, int age, int height)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
		this->m_Height = height;
	}
	string m_Name;// 姓名
	int m_Age;// 年龄
	int m_Height;// 身高
};

// 指定排序规则，返回的是bool类型的数据
bool comparePerson(Person &p1,Person &p2)
{
	// 要求：首先按照年龄做升序，然后年龄相同下做身高的降序排序
	if (p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		// 年龄相同下做身高的降序排序
		return p1.m_Height > p2.m_Height;
	}
	else
	{
		return p1.m_Age < p2.m_Age;
	}
}

void test01()
{
	list<Person>L;// 创建容器

	// 准备数据
	Person p1("刘备", 35, 175);
	Person p2("曹操", 45, 180);
	Person p3("孙权", 40, 170);
	Person p4("赵云", 25, 190);
	Person p5("张飞", 35, 160);
	Person p6("关羽", 35, 200);

	// 插入数据
	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);

	cout << "排序前：" << endl;
	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << "姓名： " << (*it).m_Name << " 年龄： " << it->m_Age << " 身高： " << it->m_Height << endl;
	}

	// 排序后
	cout << "----------------------------------" << endl;
	cout << "排序后：" << endl;

	L.sort(comparePerson);// 必须写一个回调函数或者仿函数，指定排序规则
	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
	{
		cout << "姓名： " << (*it).m_Name << " 年龄： " << it->m_Age << " 身高： " << it->m_Height << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}