C++容器适配器怎么使用 stack queue和priority

C++容器适配器怎么使用 stack queue和priority_queue详解

P粉602998670

发布： 2025-07-17 08:57:02

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c++++中的容器适配器是基于其他容器构建的封装类，提供特定接口实现常用数据结构行为。最常见的三个容器适配器是stack、queue和priority_queue。1. stack是后进先出（lifo）结构，默认使用deque实现，基本操作包括push、pop、top、empty和size；只能访问顶部元素，底层可更换为vector或list以优化内存开销。2. queue是先进先出（fifo）结构，默认也使用deque实现，基本操作包括push、pop、front、back、empty和size；适用于广度优先搜索和任务调度等场景，不支持随机访问或查找中间元素。3. priority_queue是内部维护堆结构的适配器，默认为最大堆，基本操作包括push、pop、top、empty和size；可自定义比较逻辑实现最小堆或其他排序方式，底层必须使用支持随机访问的容器如vector或deque；插入和删除复杂度为o(log n)，不能修改中间元素以免破坏堆结构。此外，这三种适配器均不支持迭代器访问，选择合适底层容器和理解其限制对性能至关重要。

C++容器适配器怎么使用 stack queue和priority_queue详解

在 C++ 中，容器适配器（Container Adaptors）是基于其他容器（如 vector、deque 或 list）构建的封装类，提供了特定接口来实现常用的数据结构行为。最常见的三个容器适配器是 stack、queue 和 priority_queue。它们不提供迭代器访问元素，而是通过特定的操作方式来管理数据。

下面分别介绍这三个适配器的使用方法和注意事项，适合实际编程中快速查阅和应用。

stack：后进先出的数据结构

std::stack 是一个后进先出（LIFO）的容器适配器，默认底层使用 deque 实现，也可以指定为 vector 或 list。

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基本操作包括：

push()：压入元素到栈顶
pop()：弹出栈顶元素
top()：访问栈顶元素（不删除）
empty()：判断是否为空
size()：返回元素个数

#include <stack>
std::stack<int> s;
s.push(1);
s.push(2);
int top = s.top();  // 得到 2
s.pop();            // 弹出 2

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注意点：

栈只能访问顶部元素，不能遍历
底层容器可以更换，比如 std::stack<int, std::vector<int>> s;
如果频繁压栈且内存有限，考虑用 vector 替代默认的 deque，以减少分段内存开销

queue：先进先出的数据结构

std::queue 是一个先进先出（FIFO）的容器适配器，默认也使用 deque 实现。

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基本操作有：

push()：在队尾添加元素
pop()：移除队首元素
front()：访问队首元素
back()：访问队尾元素
empty() / size()：同 stack

#include <queue>
std::queue<int> q;
q.push(10);
q.push(20);
int first = q.front();  // 得到 10
q.pop();                // 移除 10

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使用建议：

常用于广度优先搜索、任务调度等场景
默认底层是 deque，性能通常足够好
不支持随机访问，也不能直接清空或查找中间元素

priority_queue：带优先级的队列

std::priority_queue 是一个内部维护堆结构的容器适配器，默认是一个最大堆（大根堆），即每次取出的是当前最大的元素。

基本操作包括：

push()：插入元素并调整堆
pop()：移除堆顶元素
top()：访问堆顶元素
empty() / size()

#include <queue>
std::priority_queue<int> pq;
pq.push(3);
pq.push(1);
pq.push(4);
int max = pq.top();  // 得到 4
pq.pop();

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自定义排序方式： 如果你想使用最小堆或者其他比较逻辑，可以通过传入比较函数对象来改变默认行为：

// 最小堆
std::priority_queue<int, std::vector<int>, std::greater<>> min_heap;

// 自定义结构体需要重载 operator<
struct Node {
    int val;
    bool operator<(const Node& other) const {
        return val > other.val;  // 小顶堆
    }
};
std::priority_queue<Node> heap;

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注意细节：