第07篇 ACM/ICPC竞赛之STL--stack/queue

stack(栈)和queue(队列)也是在程序设计中经常会用到的数据容器，STL为我们提供了方便的stack(栈)的queue(队列)的实现。

准确地说，STL中的stack和queue不同于vector、list等容器，而是对这些容器的重新包装。这里我们不去深入讨论STL的stack和queue的实现细节，而是来了解一些他们的基本使用。

1、stack
stack模板类的定义在头文件中。

stack模板类需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，但只有元素类型是必要的，在不指定容器类型时，默认的容器类型为deque。

定义stack对象的示例代码如下：

stack s1;
stack s2;

stack的基本操作有：

入栈，如例：s.push(x);

出栈，如例：s.pop();注意，出栈操作只是删除栈顶元素，并不返回该元素。

访问栈顶，如例：s.top()

判断栈空，如例：s.empty()，当栈空时，返回true。

访问栈中的元素个数，如例：s.size()

下面是用string和stack写的解题1064--Parencoding的程序。

#include
#include
#include
using namespace std;
main()
{
    int n;
    cin >> n;
    for (int i=0; i    {
        int m;
        cin >> m;
        string str;
        int leftpa = 0;
        for (int j=0; j        {
            int p;
            cin >> p;
            for (int k=0; k             str += ')';
            leftpa = p;
        }
         stack s;
        for ( string::iterator it=str.begin(); it!=str.end(); it++ )
        {   // 构造M编码
            if (*it=='(')
                s. push (1);
            else
            {
                int p = s. top (); s. pop ();
                cout << p << " ";
                if (!s. empty ()) s. top () += p;
            }
        }
        cout << endl;
    }
    return 1;
}

2、queue
queue模板类的定义在头文件中。

与stack模板类很相似，queue模板类也需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，元素类型是必要的，容器类型是可选的，默认为deque类型。

定义queue对象的示例代码如下：

queue q1;
queue q2;

queue的基本操作有：

入队，如例：q.push(x); 将x接到队列的末端。

出队，如例：q.pop(); 弹出队列的第一个元素，注意，并不会返回被弹出元素的值。

访问队首元素，如例：q.front()，即最早被压入队列的元素。

访问队尾元素，如例：q.back()，即最后被压入队列的元素。

判断队列空，如例：q.empty()，当队列空时，返回true。

访问队列中的元素个数，如例：q.size()

3、priority_queue
在头文件中，还定义了另一个非常有用的模板类priority_queue(优先队列）。优先队列与队列的差别在于优先队列不是按照入队的顺序出队，而是按照队列中元素的优先权顺序出队（默认为大者优先，也可以通过指定算子来指定自己的优先顺序）。

priority_queue模板类有三个模板参数，第一个是元素类型，第二个容器类型，第三个是比较算子。其中后两个都可以省略，默认容器为vector，默认算子为less，即小的往前排，大的往后排（出队时序列尾的元素出队）。

定义priority_queue对象的示例代码如下：

priority_queue q1;
priority_queue< pair > q2;  // 注意在两个尖括号之间一定要留空格。
priority_queue, greater > q3; // 定义小的先出队

priority_queue的基本操作与queue相同。

初学者在使用priority_queue时，最困难的可能就是如何定义比较算子了。

如果是基本数据类型，或已定义了比较运算符的类，可以直接用STL的less算子和greater算子——默认为使用less算子，即小的往前排，大的先出队。

如果要定义自己的比较算子，方法有多种，这里介绍其中的一种：重载比较运算符。优先队列试图将两个元素x和y代入比较运算符(对less算子，调用 xy)，若结果为真，则x排在y前面，y将先于x出队，反之，则将y排在x前面，x将先出队。

看下面这个简单的示例：

#include
#include
using namespace std;
class T
{
public:
    int x, y, z;
    T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c)
    {
    }
};
bool operator < (const T &t1, const T &t2)
{
    return t1.z < t2.z;  // 按照z的顺序来决定t1和t2的顺序
}
main()
{
    priority_queue q;
    q.push(T(4,4,3));
    q.push(T(2,2,5));
    q.push(T(1,5,4));
    q.push(T(3,3,6));

    while (!q.empty())
    {
        T t = q.top(); q.pop();
        cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
    }
    return 1;
}

输出结果为(注意是按照z的顺序从大到小出队的)：

3 3 6
2 2 5
1 5 4
4 4 3

再看一个按照z的顺序从小到大出队的例子：

#include
#include
using namespace std;
class T
{
    public:
    int x, y, z;
    T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c)
    {
    }
};
bool operator > (const T &t1, const T &t2)
{
    return t1.z > t2.z;
}
main()
{
    priority_queue, greater > q;
    q.push(T(4,4,3));
    q.push(T(2,2,5));
    q.push(T(1,5,4));
    q.push(T(3,3,6));

    while (!q.empty())
    {
        T t = q.top(); q.pop();
        cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
    }
    return 1;
}

输出结果为：

4 4 3
1 5 4
2 2 5
3 3 6

如果我们把第一个例子中的比较运算符重载为：

bool operator < (const T &t1, const T &t2)
{
    return t1.z > t2.z;  // 按照z的顺序来决定t1和t2的顺序
}

则第一个例子的程序会得到和第二个例子的程序相同的输出结果。

再回顾一下用优先队列实现的题1067--Ugly Numbers的代码：

#include
#include
using namespace std;
typedef pair node_type;
main( int argc, char *argv[] )
{
    unsigned long int result[1500];
    priority_queue< node_type, vector, greater > Q;
    Q.push( make_pair(1, 3) );
    for (int i=0; i<1500; i++)
    {
        node_type node = Q.top();
        Q.pop();
        switch(node.second)
        {
        case 3: Q.push( make_pair(node.first*2, 3) );
        case 2: Q.push( make_pair(node.first*3, 2) );
        case 1: Q.push( make_pair(node.first*5, 1) );
        }
        result[i] = node.first;
    }
    int n;
    cin >> n;
    while (n>0)
    {
        cout << result[n-1] << endl;
        cin >> n;
    }
    return 1;
}

 

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