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15、stack、queue、deque的模拟实现

news 来源：原创 2025/8/23 0:26:33

一、stack

1、stack的使用

请看这篇文章

2、stack的原理

在这里插入图片描述
这篇文章的栈原理讲的不错，并且有链式栈和顺序栈的创建，还有栈常使用的场景，没有数据结构基础的可以看，并且实现一下他的2种栈。

3、stack的实现

3.1、成员变量

这里使用的deque<typename>类型的底层容器来实现栈。

template <class T,class container = deque<T>>private://定义一个deque<T>data容器container data;

3.2、压栈

向栈放入元素

//压入栈顶void push(const T&value){data.push_back(value);}

3.3、弹栈

从栈中，拿出栈顶元素

//弹出栈顶void pop(){if (!empty()) {data.pop_back();} else {throw std::runtime_error("Stack is empty.");}}

3.4、获取栈顶元素

top只能获取栈顶元素值

    T& top(){if (!empty()) {return data.back();} else {throw std::runtime_error("Stack is empty.");}}

3.5、判断是否为空

如果为空就是true，否则为false

//判断是否为空bool empty() const {return data.empty();}

3.6、大小

直接返回size

    //返回大小size_t size() const {return data.size();}

3.7、完整过程

#include<stdexcept>
#include<iostream>
#include<sstream>
#include<list>
#include<deque>
#include<vector>
using namespace std;
template <class T,class container = deque<T>>
//deque 作为底层容器
class Stack{
public://压入栈顶void push(const T&value){data.push_back(value);}//弹出栈顶void pop(){if (!empty()) {data.pop_back();} else {throw std::runtime_error("Stack is empty.");}}//获取栈顶T& top(){if (!empty()) {return data.back();} else {throw std::runtime_error("Stack is empty.");}}//判断是否为空bool empty() const {return data.empty();}//返回大小size_t size() const {return data.size();}
private://定义一个deque<T>data容器container data;
};

二、queue

1、queue的使用

queue的使用，看这个文章。

2、queue的原理

queu的原理，推荐看这篇文章，讲的很详细

3、queue的实现

这里使用的deque<typename>类型的底层容器来实现单向队列。

3.1、出队

出队就是从队头删除元素

  void pop() {if (!empty()) {data.pop_front();} else {throw runtime_error("Queue is empty.");}}

3.2、入队

从队尾插入元素

void push(const T &value) { data.push_back(value); }

3.3、大小

返回数据数量

  size_t size() { return data.size(); }

3.4、判断为空

data数组为空就是true
反之，为 false

  bool empty() { return data.empty(); }

3.5、访问队头

先判断是否为空，为空就不能访问了。
runtime_error是运行时错误。
返回队头的元素

  T &front() {if (!empty()) {return data.front();} else {throw runtime_error("Queue is empty.");}}

3.6、访问队尾

先判断是否为空，为空就不能访问了。
runtime_error是运行时错误。
返回队尾的元素

  T &back() {if (!empty()) {return data.back();} else {throw runtime_error("Queue is empty.");}}

3.7、完整过程

#include <deque>
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <stdexcept>
#include <string>
using namespace std;
template <class T, typename container = deque<T>> 
class queue {
public:void push(const T &value) { data.push_back(value); }void pop() {if (!empty()) {data.pop_front();} else {throw runtime_error("Queue is empty.");}}T &front() {if (!empty()) {return data.front();} else {throw runtime_error("Queue is empty.");}}T &back() {if (!empty()) {return data.back();} else {throw runtime_error("Queue is empty.");}}bool empty() { return data.empty(); }size_t size() { return data.size(); }private:container data; 
};
int main(int argc, char *argv[]) {queue<int, deque<int>> queue;int N;cin >> N;getchar();string line;for (int i = 0; i < N; i++) {std::getline(std::cin, line);std::istringstream iss(line);std::string command;iss >> command;int element;if (command == "push") {iss >> element;queue.push(element);}if (command == "pop") {try {queue.pop();} catch (const std::runtime_error &e) {// 涓嶅仛浠讳綍澶勭悊continue;}}if (command == "front") {try {std::cout << queue.front() << std::endl;} catch (const std::runtime_error &e) {std::cout << "null" << std::endl;}}if (command == "back") {try {std::cout << queue.back() << std::endl;} catch (const std::runtime_error &e) {std::cout << "null" << std::endl;}}if (command == "size") {std::cout << queue.size() << std::endl;}if (command == "empty") {std::cout << (queue.empty() ? "true" : "false") << std::endl;}}return 0;
}

三、deque

1、deque的使用

deque的使用看这篇文章。

2、deque的原理

deque的原理看这篇文章

3、deque的实现

3.1、成员变量

这里需要的成员
- capacity：容器容量
- backIndex：指向尾的索引指针
- frontIndex：指向头的索引指针
- size：数据的数量

	T* elements;size_t capacity;size_t frontIndex;size_t backIndex;size_t size;

在这里插入图片描述

3.2、入队

先移动到前一个位置
再存值

3.2.1、头部

//在deque的前端插入元素void push_front(const T&value){if(size==capacity){resize();}//计算新的前端位置插入元素frontIndex = (frontIndex-1+capacity)%capacity;//在新的前端位置插入元素 elements[frontIndex] = value;//增加size++size; }

3.2.2、尾部

先在当前位置存值
再移动到下一个位置

//在尾部插入元素 void push_back(const T&value){if(size==capacity){resize();}elements[backIndex]=value;//计算新的后端索引 backIndex=(backIndex+1)%capacity;//增加deque的元素数量++size; }

3.3、出队

3.3.1、头部

在头部删除元素
如果没有元素就用out_of_range()告知。
先移动索引，再size减一。

void pop_front(){//检查deque是否为空if(size==0){throw out_of_range("deque is empty");} //删除不需要显示地删除，以后新追加元素会自动覆盖frontIndex = (frontIndex+1)%capacity;//减少deque的数量--size; }

3.3.2、尾部

在尾部删除元素
如果没有元素就用out_of_range()告知。
先移动索引，再size减一。

void pop_back(){if(size==0){throw out_of_range("deque is empty");}backIndex = (backIndex+capacity-1)%capacity;--size;	}

举例表示front和back的移动过程

1、开始的时候（假设容量为5）
索引: [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]  
值:   空  空  空  空  空  空  空  空  
指针: front=0, back=0, size=02、操作1:push_back(10)
[0]=10, [1-7]=空  
指针: front=0, back=1, size=13、操作2:push_front(20)
[7]=20, [0]=10, [1-6]=空  
指针: front=7, back=1, size=24、操作3:push_back(30)
[7]=20, [0]=10, [1]=30, [2-6]=空  
指针: front=7, back=2, size=35、操作4：push_front(40)
[6]=40, [7]=20, [0]=10, [1]=30, [2-5]=空  
指针: front=6, back=2, size=46、操作5：pop_back()
[6]=40, [7]=20, [0]=10, [1-5]=空  
指针: front=6, back=1, size=37、操作6：pop_front()
[7]=20, [0]=10, [1-5]=空  
指针: front=7, back=1, size=2

在这里插入图片描述

3.4、清空

直接修改成员变量。

	//清空void clear() {// 更高效的清空方式frontIndex = 0;backIndex = 0;size = 0;}

3.5、随机访问

需要运算符重载 [ ]

	//随机访问[]T& operator[](int index){if(index<0||index>=size){throw out_of_range("index is invalid");}return elements[(frontIndex+index)%capacity];} size_t get_size()const{return size;}

3.6、大小

返回数据数量

	size_t get_size()const{return size;}

3.7、完整过程


#include <iostream>
#include <sstream>
#include <stdexcept>
#include <string>
using namespace std;
template <class T> 
class deque{
private:T* elements;size_t capacity;size_t frontIndex;size_t backIndex;size_t size;
public://构造函数deque():elements(NULL),capacity(0),frontIndex(0),backIndex(0),size(0){}//析构 ~deque(){clear();delete[] elements;}//在deque的前端插入元素void push_front(const T&value){if(size==capacity){resize();}//计算新的前端位置插入元素frontIndex = (frontIndex-1+capacity)%capacity;//在新的前端位置插入元素 elements[frontIndex] = value;//增加size++size; } //在尾部插入元素 void push_back(const T&value){if(size==capacity){resize();}elements[backIndex]=value;//计算新的后端索引 backIndex=(backIndex+1)%capacity;//增加deque的元素数量++size; }//从deque的前端移除元素void pop_front(){//检查deque是否为空if(size==0){throw out_of_range("deque is empty");} //删除不需要显示地删除，以后新追加元素会自动覆盖frontIndex = (frontIndex+1)%capacity;//减少deque的数量--size; }//从deque的后端删除void pop_back(){if(size==0){throw out_of_range("deque is empty");}backIndex = (backIndex+capacity-1)%capacity;--size;	} //随机访问[]T& operator[](int index){if(index<0||index>=size){throw out_of_range("index is invalid");}return elements[(frontIndex+index)%capacity];} //大小 size_t get_size()const{return size;}//清空void clear() {// 更高效的清空方式frontIndex = 0;backIndex = 0;size = 0;}//打印deque中的值void printElements()const{size_t index = frontIndex;for(size_t i =0;i<size;++i){cout<<elements[index]<<" ";index = (index+1)%capacity;}cout<<endl;} 
private:void resize(){size_t newCapacity = (capacity==0)?1:capacity *2;//创建新的数组T* newElements = new T[newCapacity];//复制元素到新的数组size_t index = frontIndex;for(size_t i =0;i<size;++i){newElements[i]=elements[index];index = (index+1)%capacity;} //释放旧内存 delete[] elements;//更新elements = newElements;capacity = newCapacity;frontIndex = 0;backIndex = size; }};
int main(int argc, char *argv[]) {deque<int>myDeque;int N;cin>>N;getchar();string line;for (int i = 0; i < N; i++) {std::getline(std::cin, line);std::istringstream iss(line);std::string command;iss >> command;int value;if (command == "push_back") {iss >> value;myDeque.push_back(value);}if (command == "push_front") {iss >> value;myDeque.push_front(value);}if (command == "pop_back") {if (myDeque.get_size() == 0) {continue;}myDeque.pop_back();}if (command == "pop_front") {if (myDeque.get_size() == 0) {continue;}myDeque.pop_front();}if (command == "clear") {myDeque.clear();}if (command == "size") {std::cout << myDeque.get_size() << std::endl;}if (command == "get") {iss >> value;std::cout << myDeque[value] << std::endl;}if (command == "print") {if (myDeque.get_size() == 0) {std::cout << "empty" << std::endl;} else {myDeque.printElements();}}}
}

15、stack、queue、deque的模拟实现

一、stack 1、stack的使用请看这篇文章 2、stack的原理这篇文章的栈原理讲的不错，并且有链式栈和顺序栈的创建，还有栈常使用的场景，没有数据结构基础的可以看，并且实现一下他的2种栈。 3、stack的实现 3.1、成员变量这里…...

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编程日记 2025/8/21 7:40:45

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2025年4月，某头部跨境电商平台在北美市场上演了一场教科书级的技术突围战：其移动应用在72小时内从应用商店总榜300名开外飙升至第2位，单日下载量暴增近10倍。这场现象级爆发的背后，是关税政策与数字技术深度博弈的集中呈现。作为开…...

编程日记 2025/8/18 21:48:16

DeepSeek是否支持动态模态选择？揭秘多模态AI的智能切换能力

什么是动态模态选择？ 想象一下你在和AI助手聊天： “帮我看看这张图片里有什么？”——AI切到视觉模式 “把图片内容写成300字总结”——切回文本模式 “再把它翻译成英文语音”——切到语音模式这种根据任务需求自动切换处理模式的能力就是…...

编程日记 2025/8/22 8:19:20

Qwen2.5-Omni 部署框架选择指南：PyTorch vs. TensorFlow 深度对比

目录一、核心结论：优先选择 PyTorch 方案二、框架技术对比 1. 官方支持度 2. 性能基准测试（RTX 4090） 3. 关键功能支持三、环境配置详解 1. PyTorch 推荐方案系统配置关键依赖验证CUDA可用性 2. TensorFlow 替代方案&#x…...

编程日记 2025/8/19 11:34:25

全栈工程师角色介绍

全栈工程师（Full Stack Engineer）是一种综合型技术角色，具备从前端到后端、数据库、服务器运维等多领域的开发能力，并能独立完成产品全生命周期的构建与维护。其核心定义可从以下维度展开： 一、核心定义技术广度与深…...

编程日记 2025/8/19 10:50:04

从零起步的Kaggle竞赛 - BirdCLEF2025

一个优秀的coder，先从CV工程开始...... 首先复制了 LB 0.804- EfficientNet B0 Pytorch Pipeline | Kaggle 这个notebook并尝试提交，ok，0.804 下载了大佬的代码试图在本地修改模型结构并训练。以下是大佬的notebook中的代码，可…...

编程日记 2025/8/19 8:27:13

基于CNN+ViT的蔬果图像分类实验

本文只是做一个简单融合的实验，没有任何新颖，大家看看就行了。 1.数据集本文所采用的数据集为Fruit-360 果蔬图像数据集，该数据集由 Horea Mureșan 等人整理并发布于 GitHub（项目地址：Horea94/Fruit-Images-Datase…...

编程日记 2025/8/21 15:22:52

MySQL SQL 执行顺序（理论顺序）

示例 SQL： SELECT name, COUNT(*) FROM users WHERE age > 18 GROUP BY name HAVING COUNT(*) > 1 ORDER BY name ASC LIMIT 10;虽然语句是从 SELECT 写起的，但执行顺序其实是这样的： 执行顺序SQL 子句作用说明①FROM确定查询的…...

编程日记 2025/8/21 21:39:27

用Allan Deviation的方式估计长时间频率偏差

在电路设计中，若需要评估OSC长时间的偏差(秒级别)，观测的时间越多，低频噪声1/f上载的越厉害,如何通过PhaseNoise去有效估计长时间的偏差呢?...

编程日记 2025/8/21 15:32:18

无人机避障与目标识别技术分析！

一、无人机避障技术 1. 技术实现方式传感器融合： 视觉传感（RGB/双目/红外相机）：基于SLAM（同步定位与地图构建）实现环境建模，但依赖光照条件。激光雷达（LiDAR）&…...

编程日记 2025/8/19 21:41:35

一、stack

1、stack的使用

2、stack的原理

3、stack的实现

3.1、成员变量

3.2、压栈

3.3、弹栈

3.4、获取栈顶元素

3.5、判断是否为空

3.6、大小

3.7、完整过程

二、queue

1、queue的使用

2、queue的原理

3、queue的实现

3.1、出队

3.2、入队

3.3、大小

3.4、判断为空

3.5、访问队头

3.6、访问队尾

3.7、完整过程

三、deque

1、deque的使用

2、deque的原理

3、deque的实现

3.1、成员变量

3.2、入队

3.2.1、头部

3.2.2、尾部

3.3、出队

3.3.1、头部

3.3.2、尾部

举例表示front和back的移动过程

3.4、清空

3.5、随机访问

3.6、大小

3.7、完整过程

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