在 C++ 中使用类模板实现堆栈

在 C++ 中，我们可以使用类模板来实现堆栈。堆栈是一种基于后进先出（LIFO）原则的数据结构，常见的例子包括撤销操作、函数调用和浏览器历史记录等。

堆栈的实现

我们可以使用一个数组和一个数组指针来实现堆栈。以下是实现堆栈的基本步骤：

1. 定义一个类模板 Stack，其中包括以下成员变量和成员函数：

   1. T* stack_;，指向数组的指针。
   2. size_t size_;，堆栈的大小。
   3. size_t top_;，数组中的堆栈顶部索引。
   4. Stack(size_t size = 10)，构造函数，其参数是堆栈大小，其默认值为 10。
   5. ~Stack()，析构函数，释放通过 new 运算符分配的内存。
   6. void push(const T& data)，推入元素到堆栈顶部。
   7. T& pop()，弹出堆栈顶部的元素。
   8. T& top()，获取堆栈顶部的元素。
   9. bool empty()，检查堆栈是否为空。
   10. bool full()，检查堆栈是否已满。

2. 在 Stack 类模板的实现中，我们应该通过 new 运算符分配堆内存来创建一个数组。

3. 在构造函数中，我们应该将 top_ 初始化为 0。

4. 在推入元素到堆栈顶部时，我们应该通过 top_ 将元素插入到数组中，并将 top_ 值加一。

5. 在弹出堆栈顶部的元素时，我们应该返回 top_-1 下标处的元素，并将 top_ 值减一。

6. 在获取堆栈顶部的元素时，我们应该返回 top_-1 下标处的元素。

7. 在检查堆栈是否为空或已满时，我们应该检查 top_ 是否等于 size_ 或 top_ 是否等于 0。

以下是实现类模板 Stack 的代码片段：

template <typename T>
class Stack {
public:
    Stack(size_t size = 10) : stack_{ new T[size] }, size_{ size }, top_{ 0 } {}
    ~Stack() { delete[] stack_; }

    void push(const T& data) { stack_[top_++] = data; }
    T& pop() { return stack_[--top_]; }
    T& top() { return stack_[top_-1]; }
    bool empty() const { return top_ == 0; }
    bool full() const { return top_ == size_; }

private:
    T* stack_;
    size_t size_;
    size_t top_;
};

堆栈的使用

通过上述实现，我们可以使用 Stack 类模板来创建不同类型并不同大小的堆栈。以下是使用 Stack 类模板的代码片段：

Stack<int> int_stack(5);  // 创建一个可以容纳 5 个 int 类型元素的堆栈
int_stack.push(1);  // 推入元素到堆栈顶部
int_stack.push(2);

std::cout << int_stack.top() << std::endl;  // 输出堆栈顶部的元素
int_stack.pop();  // 弹出堆栈顶部的元素

Stack<std::string> string_stack;  // 创建一个默认大小可以容纳 std::string 类型元素的堆栈
string_stack.push("Hello");  // 推入元素到堆栈顶部
string_stack.push("World");

std::cout << string_stack.top() << std::endl;  // 输出堆栈顶部的元素
string_stack.pop();  // 弹出堆栈顶部的元素

总结

在 C++ 中，我们可以使用类模板来实现堆栈。通过使用堆栈，我们可以方便地实现许多常见的功能，例如撤销操作、函数调用和浏览器历史记录等。