顺序栈和链栈的C/C++语言描述实现模板

前言

数据结构中顺序栈和链栈的C/C++语言描述实现模板，有详细的步骤解析及使用示例。

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代码仓库

• yezhening/Programming-essays: 编程随笔

  /数据结构/stack/

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sequence_stack.cpp（顺序栈）

//头文件------------------------------------------------------------
#include <iostream>

//命名空间------------------------------------------------------------
using namespace std;

//宏------------------------------------------------------------
#define MaxSize 100 //栈的最大大小

//自定义数据类型------------------------------------------------------------
typedef int ElemType; //数据的（数据）类型 依据数据的实际类型定义

//结构体
//顺序栈
typedef struct SqStack
{
    ElemType data[MaxSize]; //数据
    int topPointer;         //栈顶指针
    //注意：定义为指向栈顶位置而不是栈顶位置的后一位置
    //值是索引，取值范围：-1------MaxSize-1，可作为判断栈空和栈满条件
} SqStack;

//函数声明------------------------------------------------------------
void use_example();                         //使用示例
void init(SqStack &sqStack);                //初始化
bool push(SqStack &sqStack, ElemType elem); //入栈
bool pop(SqStack &sqStack, ElemType &elem); //出栈

//主函数------------------------------------------------------------
int main()
{
    use_example(); //使用示例

    return 0;
}

//函数定义------------------------------------------------------------
//使用示例
void use_example()
{
    //创建
    SqStack sqStack;

    //初始化
    init(sqStack);
    cout << sqStack.topPointer << endl; //输出：-1

    //入栈
    ElemType elem1 = 100;
    ElemType elem2 = 200;
    ElemType elem3 = 300;

    push(sqStack, elem1);
    push(sqStack, elem2);
    push(sqStack, elem3); //元素在栈中的排列：100，200，300

    //出栈
    ElemType elem4 = 0;
    ElemType elem5 = 0;

    pop(sqStack, elem4);
    pop(sqStack, elem5);

    cout << elem4 << endl; //输出：300
    cout << elem5 << endl; //输出：200

    return;
}

//初始化
void init(SqStack &sqStack) //参数：栈
{
    sqStack.topPointer = -1; //栈顶指针的值，即索引为-1，不存在元素
}

//入栈
//时间复杂度：O(1)
bool push(SqStack &sqStack, ElemType elem) //参数：栈，元素
{
    //注意：判断合法条件
    if (sqStack.topPointer == MaxSize - 1) //栈满
    {
        return false;
    }

    ++sqStack.topPointer;                    //栈顶指针+1
    sqStack.data[sqStack.topPointer] = elem; //元素入栈

    return true;
}

//出栈
//时间复杂度：O(1)
bool pop(SqStack &sqStack, ElemType &elem) //参数：栈，元素
{
    if (sqStack.topPointer == -1) //栈空
    {
        return false;
    }

    elem = sqStack.data[sqStack.topPointer]; //获取、保存元素
    --sqStack.topPointer;                    //栈顶指针-1   元素出栈

    return true;
}

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link_stack.cpp（链栈）

//头文件------------------------------------------------------------
#include <iostream>

//命名空间------------------------------------------------------------
using namespace std;

//自定义数据类型------------------------------------------------------------
typedef int ElemType; //数据的（数据）类型 依据数据的实际类型定义

//结构体
//链栈结点
typedef struct LinkNode
{
    ElemType data;         //数据
    struct LinkNode *next; //指针
} LinkNode;

//函数声明------------------------------------------------------------
void use_example();                        //使用示例
void init(LinkNode *&head);                //初始化
void push(LinkNode *&head, ElemType elem); //入栈
bool pop(LinkNode *&head, ElemType &elem); //出栈

//主函数------------------------------------------------------------
int main()
{
    use_example(); //使用示例

    return 0;
}

//函数定义------------------------------------------------------------
//使用示例
void use_example()
{
    //创建
    LinkNode *head; //头结点指针

    //初始化
    init(head);

    //入栈
    ElemType elem1 = 100;
    ElemType elem2 = 200;
    ElemType elem3 = 300;

    push(head, elem1);
    push(head, elem2);
    push(head, elem3); //元素在栈中的排列：100，200，300

    //出栈
    ElemType elem4 = 0;
    ElemType elem5 = 0;

    pop(head, elem4);
    pop(head, elem5);

    cout << elem4 << endl; //输出：300
    cout << elem5 << endl; //输出：200

    return;
}

//初始化
void init(LinkNode *&head) //参数：头结点指针
{
    head = (LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode)); //创建头结点   头结点指针指向头结点
    head->next = nullptr;                        //头结点的指针指向空
}

//入栈
//时间复杂度：O(1)
void push(LinkNode *&head, ElemType elem) //参数：头结点指针，元素
{
    LinkNode *newNode; //新结点指针

    newNode = (LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode)); //创建新结点

    newNode->data = elem; //初始化新结点的数据

    //入栈
    newNode->next = head->next;
    head->next = newNode;
}

//出栈
//时间复杂度：O(1)
bool pop(LinkNode *&head, ElemType &elem) //参数：头结点指针，元素
{
    if (head->next == nullptr) //栈空
    {
        return false;
    }

    LinkNode *tempNode = nullptr; //临时结点指针

    elem = head->next->data; //获取、保存数据

    //出栈
    tempNode = head->next;
    head->next = tempNode->next;

    free(tempNode); //释放结点空间

    return true;
}

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总结

不同参考资料中，顺序栈和链栈的描述实现各不相同，但基本思想是一致的。作者使用规范的变量命名、提供详细的步骤解析及使用示例，应用C/C++语言将其整合成模板，以帮助理解记忆。

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参考资料

• 《2023版数据结构高分笔记》主编：率辉
• 《2023年计算机组成原理考研复习指导》组编：王道论坛
• 《大话数据结构》作者：程杰

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作者的话

• 感谢参考资料的作者/博主
• 作者：夜悊
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