[C++] std::stackの要素の並びを反転させる方法

2024-08-202024-08-25

標準ライブラリのstd::stackはLIFO（Last In, First Out）構造を持つため、直接的に要素を反転させるメソッドは提供されていません。

要素を反転させるには、std::stackの要素を一旦std::vectorやstd::queueなどの他のコンテナに移し替え、逆順に再度std::stackにプッシュする方法があります。

この方法により、元のスタックの要素の順序を反転させることが可能です。

この記事でわかること

std::stackの要素を反転させる必要性とその用途
std::stackを反転させるための基本的な考え方とアルゴリズム
複数のstd::stackを同時に反転させる方法
std::stackを用いた逆順表示の方法
std::stackを用いたデータ構造の変換

目次から探す

std::stackの要素の並びを反転させる方法

反転の必要性と用途

std::stackはLIFO(Last In, First Out)構造を持つデータ構造で、最後に追加された要素が最初に取り出されます。

この特性は多くの場面で便利ですが、時には要素の順序を逆にしたい場合があります。

以下のような用途が考えられます。

データの逆順表示: データを逆順に表示する必要がある場合。
アルゴリズムの実装: 特定のアルゴリズムで逆順が必要な場合。
データ構造の変換: 他のデータ構造に変換する際に順序を逆にする必要がある場合。

std::stackを使った反転の基本的な考え方

std::stack自体は直接的に要素を反転する機能を持っていません。

そのため、反転を行うためには他のデータ構造を利用する必要があります。

一般的な方法は、std::stackの要素を一旦別のデータ構造(例えばstd::vectorやstd::queue)に移し替え、その後再びstd::stackに戻すという手法です。

この方法の基本的な流れは以下の通りです。

元のstd::stackから要素を取り出し、別のデータ構造に格納する。
別のデータ構造から要素を取り出し、新しいstd::stackに格納する。

std::stackを反転させるためのアルゴリズム

以下に、std::stackの要素を反転させるための具体的なアルゴリズムを示します。

この例では、std::vectorを中間データ構造として使用します。

#include <iostream>
#include <stack>
#include <vector>
void reverseStack(std::stack<int>& originalStack) {
    std::vector<int> tempVector;
    // 元のスタックから要素を取り出し、ベクターに格納
    while (!originalStack.empty()) {
        tempVector.push_back(originalStack.top());
        originalStack.pop();
    }
    // ベクターから要素を取り出し、新しいスタックに格納
    for (int value : tempVector) {
        originalStack.push(value);
    }
}
int main() {
    std::stack<int> myStack;
    myStack.push(1);
    myStack.push(2);
    myStack.push(3);
    reverseStack(myStack);
    // 反転されたスタックの要素を表示
    while (!myStack.empty()) {
        std::cout << myStack.top() << " ";
        myStack.pop();
    }
    return 0;
}

1 2 3

このコードでは、元のスタックの要素を一旦std::vectorに格納し、その後再びスタックに戻すことで要素の順序を反転しています。

これにより、元のスタックの順序が逆になります。

応用例

複数のstd::stackを同時に反転させる方法

複数のstd::stackを同時に反転させる場合、各スタックに対して個別に反転処理を行う必要があります。

以下に、複数のスタックを同時に反転させる方法を示します。

#include <iostream>
#include <stack>
#include <vector>
void reverseStack(std::stack<int>& stack) {
    std::vector<int> tempVector;
    while (!stack.empty()) {
        tempVector.push_back(stack.top());
        stack.pop();
    }
    for (int value : tempVector) {
        stack.push(value);
    }
}
int main() {
    std::stack<int> stack1, stack2;
    stack1.push(1);
    stack1.push(2);
    stack1.push(3);
    stack2.push(4);
    stack2.push(5);
    stack2.push(6);
    reverseStack(stack1);
    reverseStack(stack2);
    // 反転されたスタックの要素を表示
    while (!stack1.empty()) {
        std::cout << stack1.top() << " ";
        stack1.pop();
    }
    std::cout << std::endl;
    while (!stack2.empty()) {
        std::cout << stack2.top() << " ";
        stack2.pop();
    }
    return 0;
}

1 2 3
4 5 6

このコードでは、reverseStack関数を使って、stack1とstack2をそれぞれ反転しています。

std::stackを用いた逆順表示

std::stackを用いてデータを逆順に表示することは、スタックの特性を活かした典型的な用途です。

以下に、スタックを用いてデータを逆順に表示する方法を示します。

#include <iostream>
#include <stack>
void printStackInReverse(std::stack<int> stack) {
    while (!stack.empty()) {
        std::cout << stack.top() << " ";
        stack.pop();
    }
}
int main() {
    std::stack<int> myStack;
    myStack.push(1);
    myStack.push(2);
    myStack.push(3);
    printStackInReverse(myStack);
    return 0;
}

3 2 1

このコードでは、スタックの要素を順に取り出して表示することで、逆順にデータを表示しています。

std::stackを用いたデータ構造の変換

std::stackを用いて他のデータ構造に変換することも可能です。

例えば、スタックの要素をキューに変換する方法を以下に示します。

#include <iostream>
#include <stack>
#include <queue>
std::queue<int> stackToQueue(std::stack<int> stack) {
    std::queue<int> queue;
    while (!stack.empty()) {
        queue.push(stack.top());
        stack.pop();
    }
    return queue;
}
int main() {
    std::stack<int> myStack;
    myStack.push(1);
    myStack.push(2);
    myStack.push(3);
    std::queue<int> myQueue = stackToQueue(myStack);
    // キューの要素を表示
    while (!myQueue.empty()) {
        std::cout << myQueue.front() << " ";
        myQueue.pop();
    }
    return 0;
}