C/C++数据结构之用链表实现栈

概述

在前一篇文章中,我们已经用数组实现了栈。在本篇文章中,我们将使用链表来实现栈。使用链表的优点是:动态增长,扩容时更加平滑。缺点是:略微复杂,需要额外管理所有节点。栈相关的操作,仍然是下面5个接口。

Push:向栈中添加一个元素。

Pop:从栈中移除顶部元素,并返回该元素。

Top:查看栈顶元素但不移除它。

IsEmpty:检查栈是否为空。

Size:获取栈中元素的数量。

实现原理

我们使用一个带头指针的单链表来实现栈。其中,栈顶对应链表的头部,栈底对应链表的尾部。有一个指针始终指向当前栈顶节点,即链表的第一个节点,每次插入/删除都在链表头部进行。这样做的好处是:所有栈操作只需要修改头指针即可,效率非常高。

在下面栈CLinkedListStack的实现中,我们声明了一个成员变量m_pTop。m_pTop代表栈顶,指向单链表的第一个节点。

cpp 复制代码
class CLinkedListStack
{
public:
    CLinkedListStack();
    ~CLinkedListStack();

    void Push(int nValue);
    int Pop();

    int Top();
    bool IsEmpty();
    int Size();

private:
    // 定义链表节点结构
    struct Node
    {
        int nData;
        struct Node* pNext;
    };

    Node* m_pTop;
};

Push操作

入栈就是在链表的头部插入一个新节点,详细步骤如下。

1、创建一个新节点。

2、新节点的pNext指向当前栈顶。

3、更新栈顶为新节点。

具体如何实现,可参考下面的示例代码。

cpp 复制代码
void CLinkedListStack::Push(int nValue)
{
    Node* pNode = new Node();
    pNode->nData = nValue;
    pNode->pNext = m_pTop;
    m_pTop = pNode;
}

Pop操作

出栈就是删除链表头部节点,并返回其值,详细步骤如下。

1、如果栈为空,抛出异常。

2、取出栈顶节点的值,保存为临时变量。

3、将栈顶指针下移一位。

4、释放旧节点的内存。

5、返回上面的临时变量。

具体如何实现,可参考下面的示例代码。

cpp 复制代码
int CLinkedListStack::Pop()
{
    if (IsEmpty())
    {
        throw underflow_error("stack is empty");
    }

    Node* pTemp = m_pTop;
    int nValue = pTemp->nData;
    m_pTop = m_pTop->pNext;
    delete pTemp;
    return nValue;
}

完整实现

Top操作、IsEmpty操作、Size操作都比较简单,这里就不再赘述了。CLinkedListStack类的完整实现,可参考下面的示例代码。

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <stdexcept>

using namespace std;

CLinkedListStack::CLinkedListStack() : m_pTop(NULL)
{
    NULL;
}

CLinkedListStack::~CLinkedListStack()
{
    while (!IsEmpty())
    {
        Pop();
    }
}

void CLinkedListStack::Push(int nValue)
{
    Node* pNode = new Node();
    pNode->nData = nValue;
    pNode->pNext = m_pTop;
    m_pTop = pNode;
}

int CLinkedListStack::Pop()
{
    if (IsEmpty())
    {
        throw underflow_error("stack is empty");
    }

    Node* pTemp = m_pTop;
    int nValue = pTemp->nData;
    m_pTop = m_pTop->pNext;
    delete pTemp;
    return nValue;
}

int CLinkedListStack::Top()
{
    if (IsEmpty())
    {
        throw underflow_error("stack is empty");
    }

    return m_pTop->nData;
}

bool CLinkedListStack::IsEmpty()
{
    return m_pTop == NULL;
}

int CLinkedListStack::Size()
{
    int nSize = 0;
    Node* pTemp = m_pTop;
    while (pTemp != NULL)
    {
        ++nSize;
        pTemp = pTemp->pNext;
    }

    return nSize;
}

int main()
{
    CLinkedListStack s;
    s.Push(66);
    s.Push(77);
    s.Push(88);

    cout << "Top element: " << s.Top() << endl;
    cout << "Pop: " << s.Pop() << endl;
    cout << "Pop: " << s.Pop() << endl;
    cout << "Current size: " << s.Size() << endl;
    cout << "Is empty: " << (s.IsEmpty() ? "True" : "False") << endl;
    return 0;
}
相关推荐
迷途之人不知返5 分钟前
深入讨论模板
c++
AI进化营-智能译站15 分钟前
ROS2 C++开发系列18-STL容器实战:deque缓存激光雷达数据|priority_queue调度任务
开发语言·c++·缓存·ai
ulias21218 分钟前
leetcode热题 - 5
数据结构·算法·leetcode
如何原谅奋力过但无声28 分钟前
【灵神高频面试题合集04-05】二分查找
数据结构·python·算法·leetcode
hehelm29 分钟前
C++11 新特性
c++
我不是懒洋洋32 分钟前
【数据结构】排序算法(直接插入排序、希尔排序、选择排序、堆排序、冒泡排序、快速排序、归并排序、计数排序)
c语言·数据结构·c++·经验分享·算法·排序算法
邪修king34 分钟前
UE5:C++ 实现 游戏逻辑 ↔ UI 双向联动
c++·游戏·ue5
辛苦才能35 分钟前
数据结构--排序--插入排序(C语言,重点排序面试和比赛都会考察)
c语言·数据结构·面试
SuperByteMaster9 小时前
keil 工程 .gitignore配置文件
c语言
汉克老师10 小时前
GESP2025年3月认证C++五级( 第三部分编程题(1、平均分配))
c++·算法·贪心算法·排序·gesp5级·gesp五级