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C++学习——栈（一）

article 2025/3/13 17:34:49

文章目录

前言
一、顺序表实现栈
二、链表实现栈
三、C++STL中的栈
四、C++中的：和：：的区别
- 1. 单冒号（:）的用法
- - （1）初始化列表（构造函数）
  - （2）继承声明
  - （3）访问控制符
  - （4）位域（Bit-field）
- 2. 双冒号（::）的用法
- - （1）作用域解析
  - （2）静态成员访问
  - （3）命名空间访问
  - （4）全局函数调用
- 3.核心区别与注意事项
- 4.总结

前言

本文为《C++学习》的第3篇文章，今天学习栈。

一、顺序表实现栈

#include<iostream>
#include<stdexcept>

using namespace std;

template<typename T>
class Stack{
private:
	T *data;
	int size;
	int capacity;
	void resize();
	
public:
	Stack() : data(new T[capacity]), size(0), capacity(10) {}
	~Stack();
	void push(T element);
	T pop();
	T top() const; 
	int getSize() const;	
};

template<typename T>
void Stack<T>::resize(){
	int newCapacity = capacity * 2;
	T *newData = new T[newCapacity];
	for(int i = 0; i < size; ++i){
		newData[i] = data[i];
	}
	delete[] data;
	data = newData;
	capacity = newCapacity;
}

template<typename T>
Stack<T>::~Stack(){
	delete[] data;
}

template<typename T>
void Stack<T>::push(T element){
	if(size == capacity){
		resize();
	}
	data[size++] = element;
}

template<typename T>
T Stack<T>::pop(){
	if(size == 0){
		throw std::underflow_error("Stack is empty");
	}
	return data[--size];
}

template<typename T>
T Stack<T>::top() const{
	if(size == 0){
		throw std::underflow_error("Stack is empty");
	}
	return data[size-1];
}

template<typename T>
int Stack<T>::getSize() const{
	return size;
}

int main(){
	Stack<int> myst;
	
	myst.push(12);
	myst.push(23);
	myst.push(34);
	cout << myst.top() << endl;
	
	myst.push(45);
	cout << myst.top() << endl;
	
	myst.pop();
	myst.pop();
	cout << myst.top() << endl;
	
	cout << myst.getSize() << endl;
	
	return 0;
}

二、链表实现栈

#include<iostream>
#include<stdexcept>

using namespace std;

template<typename T>
class Stack{
private:
	struct Node{
		T data;
		Node *next;
		Node(T d) : data(d), next(NULL) {}//在构造函数后使用单冒号，用于初始化类的成员变量
	};
	Node *head;
	int size;
	
public:
	Stack() : head(NULL), size(0) {}
	~Stack();
	void push(T element);
	T pop();
	T top() const; 
	int getSize() const;	
};

template<typename T>
Stack<T>::~Stack(){
	while(head){
		Node *temp = head;
		head = head->next;
		delete temp; 
	}
}

template<typename T>
void Stack<T>::push(T element){
	Node *newNode = new Node(element);
	newNode->next = head;
	head = newNode;
	++size;
}

template<typename T>
T Stack<T>::pop(){
	if(head == NULL){
		throw std::underflow_error("Stack is empty");
	} 
	T result = head->data;
	Node *temp = head;
	head = head->next;
	delete temp;
	return result;
}

template<typename T>
T Stack<T>::top() const{
	if(head == NULL){
		throw std::underflow_error("Stack is empty");
	} 
	return head->data;
}

template<typename T>
int Stack<T>::getSize() const{
	return size;
}

int main(){
	Stack<int> myst;
	
	myst.push(12);
	myst.push(23);
	myst.push(34);
	cout << myst.top() << endl;
	
	myst.push(45);
	cout << myst.top() << endl;
	
	myst.pop();
	myst.pop();
	cout << myst.top() << endl;
	
	cout << myst.getSize() << endl;
	
	return 0;
}

三、C++STL中的栈

#include<iostream>    
#include<stack>      
using namespace std;

/*
我们只需要记住四个常用的接口就好
判空；empty() 
入栈：push(value)
出栈：pop()
取顶：top()
*/

int main(){
	stack<int> intstack;
	stack<double> doublestack;
	
	intstack.push(11); 
	intstack.push(22); 
	intstack.push(33); 
	intstack.push(44);
	while(!intstack.empty()){
		cout << intstack.top() << " ";
		intstack.pop();
	} 
	cout << endl;
	
	doublestack.push(1.1); 
	doublestack.push(2.2); 
	doublestack.push(3.3); 
	doublestack.push(4.4);
	while(!doublestack.empty()){
		cout << doublestack.top() << " ";
		doublestack.pop();
	} 
	cout << endl;
	
	return 0;
}

四、C++中的：和：：的区别

我们在这篇文章的末尾补充一个小问题，总结一下C++中的单冒号：和双冒号：：的区别，这些区别大家不需要刻意去记，理解就行，平时在写代码的时候多留意多总结即可。

1. 单冒号（:）的用法

（1）初始化列表（构造函数）

在构造函数后使用冒号，用于初始化类的成员变量（尤其适用于const成员和引用类型）：

class Test {
public:
    Test(int x) : m_x(x), m_const(100) {} // 初始化列表
private:
    int m_x;
    const int m_const;
};

特点：初始化顺序与成员声明顺序一致，而非初始化列表中的顺序；
必要性：const成员和引用类型必须通过初始化列表赋值。

（2）继承声明

定义派生类时，冒号后声明基类和继承方式：

class Derived : public Base { // 公有继承Base类
    // 派生类成员
};

（3）访问控制符

在类中声明public:、private:或protected:，表示后续成员的访问权限：

class MyClass {
public:    // 以下成员为公有
    int a;
private:   // 以下成员为私有
    int b;
};

（4）位域（Bit-field）

在结构体或类中定义变量占用的比特位数：

struct BitField {
    unsigned int a : 4;  // a占4位
    unsigned int b : 8;  // b占8位
};

2. 双冒号（::）的用法

（1）作用域解析

访问全局作用域、类作用域或命名空间中的成员：

int global = 10;

class MyClass {
public:
    static void func();
};

void MyClass::func() { // 类外定义成员函数
    ::global = 20;     // 访问全局变量
}

（2）静态成员访问

访问类的静态成员：

class Math {
public:
    static const double PI;
};
double pi = Math::PI; // 通过类名访问静态成员

（3）命名空间访问

指定命名空间内的元素：

std::cout << "Hello"; // 访问std命名空间中的cout

（4）全局函数调用

明确调用全局函数（避免与局部函数冲突）：

void myFunc() { /* ... */ }

int main() {
    ::myFunc(); // 强制调用全局函数
}

3.核心区别与注意事项

在这里插入图片描述
易混淆场景示例 :

class Base {
public:
    Base(int x) : m_x(x) {}  // 冒号：构造函数初始化列表
};

class Derived : public Base { // 冒号：继承声明
public:
    Derived() : Base(0), m_derived(0) {} 
    static void func(); 
};

void Derived::func() { // 双冒号：类外定义成员函数
    ::printf("Global function"); // 双冒号：调用全局函数
}