洗盘子

前言

本节内容我们会通过“洗盘子”的模拟过程接触到栈这种数据结构，具体会包括下列知识点：

栈的基本概念（空栈、栈顶、栈底）和特点（先入后出）
入栈、出栈、获取栈顶元素和判断栈是否为空栈等基本操作
stack的定义和使用

栈

关于栈的更多介绍，可以移步至代码随想录官方网站查看

栈的操作实际上和洗盘子的过程是类似的，洗盘子的过程中，会拿出待清洗那一摞盘子的最顶端的那个盘子，清洗之后将其放在已清洗区域，这对于待清洗盘子来说是出栈，对于已清洗区域来说，是入栈（进栈），具体的过程可以看下面的图示：

栈这种结构只能在一侧（栈顶那一侧）进行插入和删除操作，而且是后进先出LIFO(后进入栈的元素离栈顶比较近，先出来)，允许进行插入和删除的那一端是栈顶，与之对应的另一端是栈底, 如果一个栈不包含任何元素，这个栈被称为空栈。

在计算机领域，栈的应用也十分广泛，比如浏览器的历史回退和编写文档时的“撤销”操作。

栈的操作

C++标准库提供了一个名为 std::stack 的栈容器适配器，想要使用它，只需要引入<stack头文件即可。

#include <stack> // 引入stack头文件

然后就可以通过stack数据类型栈名称这样的形式来创建一个栈并进行操作了

 stack<int> st; // 创建一个int类型的栈

栈的常用操作主要有以下几种：

empty(): 判断栈是否为空栈，如果为空栈返回true，否则或者false
push(): 进栈操作，将新的元素放入到栈中，新的元素成为栈顶元素。
pop()：出栈操作，栈顶元素从栈中离开
top(): 获取栈顶元素，但是不会移除它
size(): 获取栈的长度，即栈中元素的数量

st.push(1);
st.push(10);
st.push(100); // 往栈中添加元素，现在栈底元素是1，栈顶元素是100

st.pop(); // 移除栈顶元素100，新的栈顶元素是10

int topNumber = st.top(); // 获取栈顶元素10

bool isEmpty = st.empty(); // 如果栈为空，返回true；否则返回false

int stackSize = st.size(); // 获取栈的长度（元素数量）

代码编写

我们先把代码的基础结构写出来，使用栈的时候需要引入<stack>头文件

#include <iostream>
#include <stack> // 引入stack头文件
using namespace std;
int main() {
  int n, val;
  cin >> n; // 输入盘子的数量
}

然后我们需要定义一个栈，将输入的n个整数push到栈中，这代表着未洗盘子加入盘子堆放区的顺序。

stack<int> st; // 初始化一个栈结构
while (n--) { 
    cin >> val; // 输入盘子的编号
    st.push(val); // 将输入的n个盘子的编号push到栈中
}

接下来接收m和m个整数的输入，表示对盘子的操作，如果数字为1，表示盘子被拿去清洗，即出栈操作，如果数字为2，表示有新的盘子加入到待清洗区域中，即入栈操作。

cin >> m; // 接收m，表示m次操作
while(m--) {
  cin >> opt; // 接收操作的指令，1表示出栈，2表示入栈
  if (opt == 1) { // 如果指令为1， 将栈顶元素出栈
    st.pop();
  } else if(opt == 2) { // 如果指令为2，将输入的数字入栈
    cin >> num;
    st.push(num);
  }
}

但是在这里需要注意的一点是，如果栈已经成为空栈，再输入1，也无法弹出栈顶元素，所以需要判断栈是否为空。

// 如果指令为1，并且栈不为空的话，才弹出栈顶元素。
if (opt == 1 && !st.empty()) st.pop();

当执行完所有操作后，如果没有下一个该清洗的盘子，输出 “All the dishes have been washed.”，如果有，则输出下一个待清洗的盘子编号。

// 如果已经为空栈
if (st.empty()) {
  cout << "All the dishes have been washed." << endl;
} else {// 否则，输出下一个待清洗的盘子编号，即栈顶元素的值
  cout << st.top() << endl;
}

完整的代码如下：

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main() {
    int n, m, opt, val, num;
    cin >> n;
    stack<int> st; // 新构建一个栈结构
    while (n--) {
        cin >> val;
        st.push(val); // 将输入的盘子编号使用push操作推到栈中
    }
    cin >> m;
    while (m--) {
        cin >> opt;
        // 注意这里如果栈已经为空就不能再弹出了，所以要判断是否为空
        if (opt == 1 && !st.empty()) st.pop(); // 使用pop操作将栈顶元素推出
        else {
            cin >> num;
            st.push(num);
        }
    }
  // 使用empty()操作判断是否为空栈
    if (st.empty()) cout << "All the dishes have been washed." << endl;
    else cout << st.top() << endl; // 使用top()获取栈顶元素
}