快捷導(dǎo)航

C++中的stack容器操作大全

更新時(shí)間：2026年02月11日 09:17:12 作者：你的冰西瓜

stack是C++標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)中的容器適配器,它提供后進(jìn)先出(LIFO)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)功能,接下來通過本文給大家講解C++中的stack容器的相關(guān)知識(shí),感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

1.stack概述

stack是C++標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)中的容器適配器，它提供后進(jìn)先出(LIFO)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)功能。stack不是獨(dú)立的容器，而是基于其他容器(如deque、list)實(shí)現(xiàn)的適配器。

2. 基本特性

后進(jìn)先出(LIFO)：最后壓入的元素最先彈出
容器適配器：基于其他序列容器實(shí)現(xiàn)
限制訪問：只允許訪問棧頂元素
高效操作：push和pop操作都是O(1)O(1)O(1)時(shí)間復(fù)雜度
默認(rèn)實(shí)現(xiàn)：默認(rèn)使用deque作為底層容器

3. 頭文件與聲明

#include <stack>
using namespace std;
stack<int> s1;               // 默認(rèn)基于deque的整型棧
stack<string, list<string>> s2; // 基于list的字符串棧
stack<double> s3(s1);        // 拷貝構(gòu)造

4. 構(gòu)造函數(shù)與初始化

4.1 默認(rèn)構(gòu)造

stack<int> nums; // 創(chuàng)建空棧

4.2 基于其他容器構(gòu)造

deque<int> dq = {1, 2, 3};
stack<int> s(dq); // 使用deque初始化棧

4.3 指定底層容器類型

stack<string, vector<string>> words; // 使用vector作為底層容器

5. 容量操作

5.1empty()

if (s.empty()) {
    cout << "棧為空";
}

5.2size()

cout << "棧大小: " << s.size();

6. 元素訪問

6.1top()

if (!s.empty()) {
    cout << "棧頂元素: " << s.top();
}

7. 修改操作

7.1push()

s.push(10);     // 壓入元素到棧頂
s.push(20);
s.push(30);

7.2emplace()

s.emplace(40);  // 在棧頂構(gòu)造元素(避免拷貝)

7.3pop()

if (!s.empty()) {
    s.pop();    // 移除棧頂元素(不返回)
}

7.4swap()(C++11)

stack<int> s2;
s.swap(s2);     // 交換兩個(gè)棧的內(nèi)容

8. 完整示例

#include <iostream>
#include <stack>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    // 創(chuàng)建基于vector的棧
    stack<int, vector<int>> s;
    // 壓入元素
    s.push(10);
    s.push(20);
    s.emplace(30);  // 等同于push但效率更高
    // 查看棧信息
    cout << "棧大小: " << s.size() << endl;
    cout << "棧頂元素: " << s.top() << endl;
    // 彈出元素
    cout << "\n彈出元素: ";
    while (!s.empty()) {
        cout << s.top() << " ";
        s.pop();
    }
    cout << endl;
    // 檢查棧是否為空
    cout << "棧是否為空: " << (s.empty() ? "是" : "否") << endl;
    // 使用其他容器初始化棧
    vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    stack<int, vector<int>> s2(v);
    cout << "\n新棧內(nèi)容: ";
    while (!s2.empty()) {
        cout << s2.top() << " ";
        s2.pop();
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

9. 底層容器選擇

stack可以基于以下幾種容器實(shí)現(xiàn)：

deque(默認(rèn))：綜合性能好，兩端操作高效
list：在任何位置插入刪除都高效，但內(nèi)存不連續(xù)
vector：內(nèi)存連續(xù)，但只在末尾操作高效

// 基于不同容器的棧聲明
stack<int> s1;                     // 默認(rèn)基于deque
stack<int, list<int>> s2;          // 基于list
stack<int, vector<int>> s3;        // 基于vector

10. 實(shí)際應(yīng)用示例

10.1 括號(hào)匹配檢查

bool isBalanced(const string& expr) {
    stack<char> s;
    for (char c : expr) {
        if (c == '(' || c == '[' || c == '{') {
            s.push(c);
        } else {
            if (s.empty()) return false;
            char top = s.top();
            s.pop();
            if ((c == ')' && top != '(') || 
                (c == ']' && top != '[') || 
                (c == '}' && top != '{')) {
                return false;
            }
        }
    }
    return s.empty();
}

10.2 表達(dá)式求值(后綴表達(dá)式)

int evaluatePostfix(const string& exp) {
    stack<int> s;
    for (char c : exp) {
        if (isdigit(c)) {
            s.push(c - '0');
        } else {
            int val1 = s.top(); s.pop();
            int val2 = s.top(); s.pop();
            switch (c) {
                case '+': s.push(val2 + val1); break;
                case '-': s.push(val2 - val1); break;
                case '*': s.push(val2 * val1); break;
                case '/': s.push(val2 / val1); break;
            }
        }
    }
    return s.top();
}

11. 性能考慮

時(shí)間復(fù)雜度：
- push(): O(1)O(1)O(1)
- pop(): O(1)O(1)O(1)
- top(): O(1)O(1)O(1)
- empty(): O(1)O(1)O(1)
- size(): O(1)O(1)O(1) (某些實(shí)現(xiàn)可能是O(n)O(n)O(n))
空間復(fù)雜度：取決于底層容器實(shí)現(xiàn)
底層容器選擇影響：
- vector可能導(dǎo)致內(nèi)存重新分配
- list有額外指針開銷
- deque通常是平衡的選擇

12. 注意事項(xiàng)

調(diào)用top()或pop()前必須檢查棧是否為空
stack不提供迭代器，無法遍歷棧內(nèi)元素
不同底層容器實(shí)現(xiàn)的stack可能有細(xì)微的性能差異
C++11開始支持emplace()和swap()操作

13.stack與其他容器比較

特性	stack	vector	deque
訪問方式	僅棧頂	隨機(jī)訪問	隨機(jī)訪問
插入/刪除位置	僅頂端	主要末尾	兩端
迭代器支持	不支持	支持	支持
內(nèi)存布局	依賴底層容器	連續(xù)	分段連續(xù)