第9周C++实验作业: 构建堆栈和队列数据结构

资源摘要信息:"ECE 231L第9周实验作业涉及使用C++编程语言，基于之前开发的StringList类，进一步实现堆栈（Stack）和队列（Queue）这两种抽象数据类型（ADTs）。具体任务包括将StringList类转换为通用/模板化的List类，以及构建适应于堆栈和队列的适配器类。本部分将详细介绍相关知识点，包括模板类的使用、堆栈和队列的实现原理以及它们在C++中的常见接口。 ### 模板类（Template Classes） 模板类是C++中一种非常强大的特性，它允许编写与数据类型无关的代码。通过模板，可以创建一个通用的类或函数，这些类或函数可以在编译时被实例化为特定的类型。这意味着只需编写一次代码，就可以适用于多种数据类型，如整数、浮点数、自定义对象等。 在本实验中，将StringList类转换为模板化类，使得它可以处理任意类型的元素，而不仅仅是字符串。这需要理解模板的声明与定义，以及如何在类中使用类型参数。 ### 堆栈（Stack） 堆栈是一种后进先出（LIFO, Last In First Out）的数据结构，它具有以下基本操作： - `push`: 向堆栈顶部添加一个元素。 - `pop`: 移除并返回堆栈顶部的元素。 - `top`或`peek`: 返回堆栈顶部元素但不移除它。 - `isEmpty`: 检查堆栈是否为空。 - `size`: 返回堆栈中元素的数量。 在C++中，堆栈可以使用`std::stack`容器适配器实现，该适配器是基于其他容器（如`std::vector`或`std::deque`）提供的。理解堆栈的工作原理及其操作对于掌握如何使用或实现堆栈是非常重要的。 ### 队列（Queue） 队列是一种先进先出（FIFO, First In First Out）的数据结构，它具有以下基本操作： - `enqueue`或`push`: 向队列尾部添加一个元素。 - `dequeue`或`pop`: 移除并返回队列头部的元素。 - `front`: 返回队列头部元素但不移除它。 - `isEmpty`: 检查队列是否为空。 - `size`: 返回队列中元素的数量。 与堆栈类似，C++标准库中提供了`std::queue`容器适配器，通常基于`std::deque`实现，但也支持使用`std::list`。理解队列的行为对于正确实现和使用队列至关重要。 ### 适配器类（Adapter Classes） 适配器类是设计模式的一种，用于将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口。在本实验中，适配器类的目的是将StringList类的接口调整为与堆栈和队列的接口兼容。这涉及到对现有类进行封装，以及提供新的接口方法来满足目标数据结构的要求。 ### 实验要求 实验作业要求通过扩展和修改StringList类来创建适应于堆栈和队列操作的适配器类。具体来说，需要实现以下功能： 1. 将StringList类转换为模板类，使其能够存储任意类型的对象。 2. 基于模板化的List类，实现一个堆栈适配器类，提供堆栈所需的操作。 3. 基于模板化的List类，实现一个队列适配器类，提供队列所需的操作。 4. 确保适配器类的接口与C++标准中的堆栈和队列接口保持一致。 本实验的目的在于加深对模板类、堆栈和队列行为的理解，并提高利用C++实现数据结构的能力。通过这种方式，学生不仅能掌握这些抽象数据类型的理论知识，还能学习如何在实际编程中应用它们。"