链栈的基本操作(链表实现)

目录

定义

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

初始化栈

判断栈是否为空

入栈

出栈

获取栈顶元素

销毁栈

测试+完整代码


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。

  1. 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。
  2. 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 复制代码
typedef struct StackNode {  
    int data;           // 数据域  
    struct StackNode *next;  // 指针域  
} StackNode, *LinkStack;

初始化栈

cpp 复制代码
// 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 复制代码
// 判断栈是否为空  
int StackEmpty(LinkStack s) {  
    return s == NULL;  
} 

入栈

cpp 复制代码
// 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 复制代码
// 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 复制代码
// 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 复制代码
// 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 复制代码
#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;  
}
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