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定义
栈（Stack）是一种遵循后进先出（LIFO，Last In First Out）原则的数据结构，即最后一个被放入栈中的元素总是第一个被拿出来。栈的基本操作包括入栈（push，将元素添加到栈顶）、出栈（pop，从栈顶移除元素）以及查看栈顶元素（peek或getTop，查看栈顶元素但不移除）。
栈的实现方式主要有两种：基于数组的栈和基于链表的栈。
- 基于数组的栈 ：
- 在基于数组的栈中，通常使用一个固定大小的数组来存储栈的元素，同时用一个变量来记录栈顶的位置。当进行入栈操作时，将元素放在数组的末尾；当进行出栈操作时，移除数组的末尾元素。如果数组已满，则栈为满栈；如果数组为空，则栈为空。
- 基于数组的栈具有空间利用率高的优点，因为它避免了链表中的指针开销。但是，如果事先不确定栈的大小，可能需要动态地调整数组的大小，这可能会带来额外的开销。
- 基于链表的栈 ：
- 在基于链表的栈中，使用链表结构来存储栈的元素。每个链表节点包含一个数据域和一个指向下一个节点的指针。栈顶元素对应链表的头节点。入栈操作相当于在链表头部插入新节点；出栈操作则是移除链表头节点。
- 基于链表的栈的优点是动态性强，可以根据需要动态地分配和释放内存。但是，由于每个节点都需要额外的空间来存储指针，因此空间利用率可能稍低。
除了这两种基本的实现方式外，还可以根据具体的应用场景和需求，使用其他数据结构或技术来实现栈，比如使用双向链表、静态数组等。在选择栈的实现方式时，需要权衡空间利用率、时间复杂度、动态性等因素。
我们这篇文章讲的是链栈的实现
链栈的基本操作
定义链栈
cpp
typedef struct StackNode {
int data; // 数据域
struct StackNode *next; // 指针域
} StackNode, *LinkStack;初始化栈
cpp
// 初始化栈
void InitStack(LinkStack *s) {
*s = NULL; // 初始时栈顶指针指向NULL
} 判断栈是否为空
cpp
// 判断栈是否为空
int StackEmpty(LinkStack s) {
return s == NULL;
} 入栈
cpp
// 入栈
void Push(LinkStack *s, int e) {
StackNode *newNode = (StackNode *)malloc(sizeof(StackNode));
if (newNode==NULL) {
perror("malloc fail;);
exit(1); // 分配内存失败
}
newNode->data = e;
newNode->next = *s; // 新节点指向当前栈顶
*s = newNode; // 更新栈顶指针
} 出栈
cpp
// 出栈
int Pop(LinkStack *s) {
if (StackEmpty(*s)) {
perror("Stack empty");
return -1; // 栈空，返回错误码
}
StackNode *top = *s;
int e = top->data;
*s = top->next; // 更新栈顶指针
free(top); // 释放原栈顶节点
return e;
} 获取栈顶元素
cpp
// 获取栈顶元素
int GetTop(LinkStack s) {
if (StackEmpty(s)) {
perror("Stack empty");
return -1; // 栈空，返回错误码
}
return s->data;
} 销毁栈
cpp
// 销毁栈
void DestroyStack(LinkStack *s) {
StackNode *temp;
while (*s != NULL) {
temp = *s;
*s = (*s)->next;
free(temp);
}
} 测试+完整代码
cpp
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct StackNode {
int data; // 数据域
struct StackNode *next; // 指针域
} StackNode, *LinkStack;
// 初始化栈
void InitStack(LinkStack *s) {
*s = NULL; // 初始时栈顶指针指向NULL
}
// 判断栈是否为空
int StackEmpty(LinkStack s) {
return s == NULL;
}
// 入栈
void Push(LinkStack *s, int e) {
StackNode *newNode = (StackNode *)malloc(sizeof(StackNode));
if (!newNode) {
exit(1); // 分配内存失败
}
newNode->data = e;
newNode->next = *s; // 新节点指向当前栈顶
*s = newNode; // 更新栈顶指针
}
// 出栈
int Pop(LinkStack *s) {
if (StackEmpty(*s)) {
return -1; // 栈空，返回错误码
}
StackNode *top = *s;
int e = top->data;
*s = top->next; // 更新栈顶指针
free(top); // 释放原栈顶节点
return e;
}
// 获取栈顶元素
int GetTop(LinkStack s) {
if (StackEmpty(s)) {
return -1; // 栈空，返回错误码
}
return s->data;
}
// 销毁栈
void DestroyStack(LinkStack *s) {
StackNode *temp;
while (*s != NULL) {
temp = *s;
*s = (*s)->next;
free(temp);
}
}
// 测试代码
int main() {
LinkStack s;
InitStack(&s);
Push(&s, 1);
Push(&s, 2);
Push(&s, 3);
printf("栈顶元素：%d\n", GetTop(s));
printf("出栈元素：%d\n", Pop(&s));
printf("出栈元素：%d\n", Pop(&s));
printf("栈顶元素：%d\n", GetTop(s));
DestroyStack(&s);
return 0;
}