数据结构【链栈】

news2025/4/24 7:33:23

基于 C++ 实现链表栈：原理、代码与应用

一、引言

栈就是一个容器，可以当场一个盒子，只能一个一个拿，一个一个放，而且是从上面放入。
有序顺序栈操作比较容易【会了链栈之后顺序栈自然明白】，所以我们这里只对链表进行详细解释。

二、栈的链表实现原理

链表是一种动态数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。利用链表实现栈，就是将链表的头部作为栈顶，通过对链表头部的操作来模拟栈的入栈和出栈操作。这种实现方式的优点在于不需要预先分配固定大小的内存空间，能够根据实际需求动态调整栈的大小。

三、代码实现

1. 栈节点的定义

#include<iostream>
using namespace std;

typedef struct stacknode {
    int date; // 存放数据
    struct stacknode* next; // 指针域
} lststack;

lststack *S;

这里定义了一个名为 stacknode 的结构体，并重命名为 lststack。每个节点包含一个整数 date 用于存储数据，以及一个指向下一个节点的指针 next。同时，声明了一个全局的栈顶指针 S。

2. 栈的初始化

lststack *initstack()
{ // 初始化
    lststack* S = NULL;
    return S;
}

initstack 函数用于初始化栈，将栈顶指针置为 NULL，表示栈为空。

3. 判断栈是否为空

int empty(lststack* S)
{
    if (S == NULL) return 1;
    else return 0;
}

empty 函数用于判断栈是否为空。如果栈顶指针为 NULL，则返回 1，表示栈为空；否则返回 0。

4. 入栈操作

lststack *push(lststack* s, int x)
{
    lststack* p = (lststack*)malloc(sizeof(lststack));
    p->date = x;
    p->next = s;
    s = p;
    return s;
}

push 函数用于将元素 x 压入栈中。具体步骤如下：

使用 malloc 函数为新节点分配内存空间。
将元素 x 赋值给新节点的 date 成员。
让新节点的 next 指针指向原来的栈顶节点。
更新栈顶指针为新节点。
返回更新后的栈顶指针。

5. 出栈操作

lststack* pop(lststack* s, int *x)
{
    lststack* p = (lststack*)malloc(sizeof(lststack));
    if (empty(s)) {
        cout << "栈空了" << endl;
        return NULL;
    }
    *x = s->date;
    p = s;
    s = s->next;
    free(p);
    return s;
}

pop 函数用于将栈顶元素弹出栈。具体步骤如下：

首先检查栈是否为空，如果为空则输出提示信息并返回 NULL。
将栈顶元素的值赋给指针 x 所指向的变量。
用临时指针 p 指向栈顶节点。
更新栈顶指针为原栈顶节点的下一个节点。
释放原栈顶节点的内存空间。
返回更新后的栈顶指针。

6. 查看栈顶元素

int top(lststack* s, int* x)
{
    lststack* p = (lststack*)malloc(sizeof(lststack));
    if (empty(s)) {
        cout << "栈空了" << endl;
        return 0;
    }
    *x = s->date;
    return 1;
}

top 函数用于查看栈顶元素的值。如果栈为空，则输出提示信息并返回 0；否则将栈顶元素的值赋给指针 x 所指向的变量，并返回 1。

7. 打印栈元素

void print(lststack* s)
{
    lststack* p = (lststack*)malloc(sizeof(lststack));
    p = s;
    if (empty(s)) {
        cout << "栈空了" << endl;
        return;
    }
    while (p)
    {
        cout << p->date;
        p = p->next;
    }
    return;
}