c++如何使用标准库中的queue和stack 队列和栈的实现【数据结构】

queue和stack是C++容器适配器，基于deque等容器封装，分别实现FIFO和LIFO语义；queue支持push/pop/front/back，stack支持push/pop/top；均无迭代器、不支持随机访问，且pop不返回值。

在 C++ 标准库中，queue 和 stack 是容器适配器（container adapters），不是独立的底层数据结构，而是基于其他容器（如 deque、vector 或 list）封装而成，提供了受限的接口：只允许在特定位置插入/删除元素，符合队列（FIFO）和栈（LIFO）的逻辑。

如何使用 std::queue（队列）

std::queue 默认底层使用 std::deque，支持在队尾入队（push）、队首出队（pop），并可通过 front() 和 back() 访问首尾元素。它不提供迭代器，也不能随机访问。

基本用法示例：

• 包含头文件：#include
• 声明：例如 std::queue q;（默认基于 deque）
• 常用操作：
  • q.push(x)：将 x 入队（队尾）
  • q.front()：访问队首元素（不移除）
  • q.back()：访问队尾元素（不移除）
  • q.pop()：移除队首元素（不返回值）
  • q.empty()、q.size()：判断空、获取长度
• 注意：front() 和 pop() 必须在非空时调用，否则行为未定义；建议先用 empty() 检查

如何使用 std::stack（栈）

std::stack 同样是容器适配器，默认底层也用 std::deque，仅暴露栈顶操作：压栈（push）、弹栈（pop）、访问栈顶（top）。

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基本用法示例：

• 包含头文件：#include
• 声明：例如 std::stack s;
• 常用操作：
  • s.push(x)：x 压入栈顶
  • s.top()：访问栈顶元素（不移除）
  • s.pop()：移除栈顶元素（不返回值）
  • s.empty()、s.size()：判空、查大小
• 注意：top() 和 pop() 都要求栈非空；top() 返回的是引用，可读可写（若元素类型允许）

自定义底层容器（进阶用法）

你可以显式指定底层容器，从而影响性能或内存特性。例如：

• std::queue> q_list;：用 list 实现 queue（适合频繁插入删除但对缓存不敏感的场景）
• std::stack> s_vec;：用 vector 实现 stack（连续内存，cache 友好，但扩容有代价）
• 注意：所选容器必须支持必要操作，比如 queue 要求容器有 push_back 和 pop_front，所以 vector 不能直接用于 queue（缺少 pop_front）

常见误区与提醒

初学者容易混淆的点：

• queue 和 stack 不是“可以遍历的容器”，没有 begin()/end()，也不支持下标访问
• pop() 系列函数都不返回值——想获取再删除，需先 front()/top()，再 pop()
• 它们不提供查找、排序、去重等功能，这些需自行处理或换用其他容器（如 vector + 算法）
• 多线程环境下，标准库容器本身不保证线程安全；如需并发访问，应加锁或使用专用并发结构

掌握这两个适配器的关键是理解“接口限制”背后的意图：让代码更清晰地表达 FIFO 或 LIFO 的业务语义，而不是纠结于底层实现。用对了，能显著提升逻辑可读性和维护性。