stack library

Üdvözlöm, Ön a stack library szó jelentését keresi. A DICTIOUS-ban nem csak a stack library szó összes szótári jelentését megtalálod, hanem megismerheted az etimológiáját, a jellemzőit és azt is, hogyan kell a stack library szót egyes és többes számban mondani. Minden, amit a stack library szóról tudni kell, itt található. A stack library szó meghatározása segít abban, hogy pontosabban és helyesebben fogalmazz, amikor beszélsz vagy írsz. Astack library és más szavak definíciójának ismerete gazdagítja a szókincsedet, és több és jobb nyelvi forráshoz juttat.

Főnév

stack library (tsz. stack libraries)

  1. (informatika) A C++ Standard Library konténeradapterei közé tartozó std::stack egyszerű, de hatékony „Last In, First Out” (LIFO) működésű adatszerkezetet valósít meg. Gyakran használjuk ideiglenes tárolásra, visszalépési (undo) műveletekhez, rekurzió helyettesítésére, grammatikai elemzésnél, gráfalgoritmusoknál (például mélységi bejárásnál) és még sok más esetben. Ebben a szövegben részletesen bemutatjuk a <stack> fejléc alatti osztályt, annak lehetőségeit, belső működését, testreszabási lehetőségeit és legjobb gyakorlatait.



A std::stack definíciója és alapok

A std::stack tulajdonképpen egy konténeradapter, ami azt jelenti, hogy nem önálló tároló, hanem belsőleg egy másik konténert használ (deklarált alapértelmezésben std::deque), és annak egyes metódusaira épít.

#include <stack>
std::stack<T, Container> myStack;
  • T: a tárolt elemek típusa
  • Container (opcionális): a belső tároló típusa, illeszkednie kell bizonyos elvárásokhoz (például támogatnia kell a back(), push_back(), pop_back() műveleteket). Alapértelmezetten std::deque<T>.

Miért adapter?

A Standard Library konténerek (vector, deque, list stb.) általános célúak, míg a konténeradapterek (stack, queue, priority_queue) szűkebb, jól definiált interfészt biztosítanak, így egyértelműbb a használatuk és a kód olvashatóbbá válik.



Alapvető működés: LIFO elv

„Last In, First Out”: az utoljára betett elem kerül először kiolvasásra. Ennek megfelelően a push() mindig a konténer hátuljára helyezi az elemet, a top() a hátulsó elemet adja vissza, a pop() pedig eltávolítja azt.



Fontosabb metódusok

Metódus Leírás Időkomplexitás
bool empty() const noexcept; Megmondja, hogy üres-e a verem. O(1)
size_type size() const noexcept; Visszaadja a verem elemeinek számát. O(1)
reference top(); const_reference top() const; Referenciával visszaadja a verem tetején álló elemet (nem távolítja el). O(1)
void push(const value_type& value); Másolással (copy) beszúr egy új elemet a verem tetejére. Amortizált O(1)
void push(value_type&& value); Mozgatással (move) beszúr egy elemet. Amortizált O(1)
template <class... Args> void emplace(Args&&... args); Helyben (in-place) építi az elemet a verem tetején. Amortizált O(1)
void pop() noexcept; Eltávolítja a verem tetején lévő elemet (nem ad vissza értéket). O(1)
void swap(stack& other) noexcept; Gyorsan felcseréli két verem tartalmát (általában pointer-szintű swap). O(1) (amortizált)
std::stack<int> s;
s.push(10);
s.push(20);
std::cout << s.top(); // 20
s.pop();
std::cout << s.top(); // 10

emplace() vs. push()

  • push() előbb létrehozza az objektumot (vagy másolja), majd beteszi.
  • emplace() közvetlenül a belső konténer hátsó pozícióján építi fel az objektumot, így elkerülhető egy felesleges másolás vagy mozgatás.



A belső konténer testreszabása

Bár alapértelmezettként std::deque<T>-t használ, helyettesíthetjük std::vector<T>-tel vagy akár std::list<T>-tel is, ha speciális viselkedést akarunk:

#include <vector>
std::stack<int, std::vector<int>> vecStack;
vecStack.push(1);
vecStack.pop();

Mire figyeljünk?

  • std::vector esetén a push_back amortizált O(1), de újraallokációkor O(n).
  • std::list teljesen biztonságos O(1)-es push_back és pop_back, viszont nagyobb memóriaigény és nem cache-barát.



Kivételbiztonság és noexcept

A std::stack metódusai általában noexcept-nek tekinthetők, ha a belső konténer megfelelően van definiálva. Például a pop() felügyelhető, hogy ne dobjon kivételt, a push() azonban a belső konténer push_back()-jétől függően dobhat memóriahiány (bad_alloc) kivételt.

Jó gyakorlat: ha lehet, használjunk emplace()-et, és kerüljük a felesleges másolásokat, hogy minimalizáljuk a kivételek kockázatát.



Teljesítmény és erőforrás-kezelés

  • Memória: a std::deque duplavégű sorozat, mely több kis memóriablokkot használ, stabil push_back/pop_back teljesítményt nyújt. A std::vector egyszerű tömb alapú, de újraallokálás esetén ideiglenesen kétszeres memóriahasználat szükséges.
  • Cache-hatékonyság: std::vector jobb, ha sorozatos hozzáférés van; std::deque kevésbé optimalizált, de rugalmasabb.
  • Mozgatás: modern C++-ban az erőforrások mozgatása (move semantics) jelentősen csökkentheti a teljesítményhibákat, ezért érdemes push(T&&) vagy emplace() módszereket használni.



Használati minták és tippek

  1. Rekurzió helyettesítése

    std::stack<Node*> st;
    st.push(root);
    while (!st.empty()) {
        auto node = st.top(); st.pop();
        // feldolgozás
        if (node->right) st.push(node->right);
        if (node->left)  st.push(node->left);
    }
    
  2. Undo/Redo mechanizmus Két verem: undoStack, redoStack.

  3. Szöveg szerkesztők történet-kezelése

  4. Számológép kifejezés-értékelés Operátor- és operandus-veremmel: shunting-yard algoritmus.



Egyéni kiterjesztések

  • Max-stack: olyan verem, amely mindig tudja a jelenlegi maximális értéket. Két verem kombinációjával megvalósítható:

    std::stack<int> mainSt, maxSt;
    void push(int x) {
        mainSt.push(x);
        if (maxSt.empty() || x >= maxSt.top())
            maxSt.push(x);
    }
    void pop() {
        if (mainSt.top() == maxSt.top())
            maxSt.pop();
        mainSt.pop();
    }
    int getMax() { return maxSt.top(); }
    
  • Min-stack, priority-stack stb. a hasonló elven alapul.



Összefoglalás

  • A std::stack egyszerű, de sokoldalú LIFO-adatszerkezet konténeradapter a C++ Standard Library-ben.
  • Alapértelmezett belső konténer a std::deque, de testreszabható más típusokra (vector, list).
  • Legfontosabb metódusai: empty(), size(), top(), push(), pop(), emplace(), swap().
  • Jól kombinálható modern C++-szemantika elemekkel (move, noexcept, RAII).
  • Széles körben használható algoritmusok és alkalmazások során: gráfbejárás, undo/redo, kifejezés-értékelés stb.
  • Kiterjeszthető egyéni tulajdonságokkal (például max-stack) további alkalmazásokhoz.

A std::stack használata egyszerűsíti a kódot, mivel elrejti a belső tárolás részleteit, és egyértelmű, jól definiált interfészt kínál. Modern C++-ban mindenképpen érdemes emplace()-et és move-szemantikát alkalmazni a hatékonyság és kivételbiztonság érdekében.