数据结构学习笔记——链式存储结构实现栈（链栈）

Posted 2023-02-03 晚风(●•σ )

目录

• 一、链栈的定义
• 二、链栈的初始化
• 三、判断链栈是否为空栈
• 四、进栈（插入操作）
• 五、出栈（删除操作）
• 六、读取链栈的栈顶元素
• 七、链栈的建立
• 八、链栈的遍历输出
• 链式存储结构实现栈完整代码
• • 一个简单的链栈的基本实现例子

一、链栈的定义

• 有两种方式实现栈，分别是顺序存储结构和链式存储结构，这里我们把通过链式存储结构实现的栈成为链栈，链栈相对于顺序栈其最大优势是可以动态地分配存储空间，所以通常不会出现栈满的情况，这里我们通过不带头结点的单链表实现链栈（是因为栈的主要操作都是在栈顶进行操作的），即第一个结点设为栈顶从而方便操作。

如下图，也就是一个不带头结点的单链表，即不带头结点的链栈，其中Lhead指针指向栈中的栈顶元素：

链栈的类型定义代码如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct StackNode 
	int data;//存放栈中元素
	struct StackNode *Lhead;//栈顶指针 ，记录栈顶元素的位置
 *LinkStack;//链栈的类型定义

二、链栈的初始化

初始化一个空栈，将链栈类型的变量S标识为空，即S=NULL，如下代码：

/*链栈的初始化，初始化一个空栈*/
bool InitStack(LinkStack &S) 
	S=NULL;
	return true;

三、判断链栈是否为空栈

当链栈S为空时表示为空栈，否则不为空，通过if条件语句判断，即S==NULL，如下代码：

/*判断链栈是否为空*/
bool EmptyStack(LinkStack S)
	if(S==NULL)
		return true;
	else
		return false;

四、进栈（插入操作）

同单链表当中动态分配新结点的步骤类似，创建一个值为x的新结点p（通过malloc()函数动态分配，需在开头加头文件#include<stdlib.h>），首先将x值赋给新结点p的数据域中，然后将新结点p插入到链栈的栈顶前，最后再将新结点p作为当前栈顶元素，完整代码如下：

/*进栈（插入操作）*/
void PushStack(LinkStack &S, int x) 
	StackNode *p;
	p = (StackNode*)malloc(sizeof(StackNode));//动态分配创建一个新结点p
	p->data = x;	//将x放入新结点p的数据域中
	p->Lhead = S;	//将新结点p插入到当前链栈的栈顶前
	S = p;	//将新结点p作为栈顶元素

五、出栈（删除操作）

出栈操作首先必须判断栈是否为空，即S==NULL，然后通过变量x，将栈顶元素S->data赋给x取出，然后将指针p指向原栈顶（为要删除的结点），并将栈顶S指向下一个结点，最后通过free()函数释放要删除的结点p，完整代码如下：

/*出栈（删除操作）*/
bool PopStack(LinkStack &S,int &x) 
	StackNode *p;
	if(S==NULL)//若栈为空，则报错
		return false;
	x=S->data;//x记录当前栈顶元素
	p=S;//p指针指向原栈顶
	S=S->Lhead;//S指向下一个结点
	free(p);//释放栈顶元素
	return true;

六、读取链栈的栈顶元素

通过变量x使其存储栈顶结点，即S->data，读取链栈的栈顶元素的代码如下：

/*读取链栈的栈顶元素*/
bool GetTopStack(LinkStack &S,int &x) 
	if(S==NULL)
		return false;
	x=S->data;
	return true;

七、链栈的建立

链栈的建立通过输入要建立的栈的元素个数来一键建立链栈，每次输入入栈的元素，然后通过PushStack()函数使其入栈，代码如下：

/*链栈的建立*/
void CreateStack(LinkStack &S,int x) 
	int number;
	printf("请输入要建立的栈中的元素个数：\\n");
	scanf("%d",&number);
	for(int i=0; i<number; i++) 
		printf("输入第%d个入栈的元素：\\n",i+1);
		scanf("%d",&x);
		PushStack(S,x);
	

八、链栈的遍历输出

链栈的遍历输出也就是遍历链栈，使p指针等于S，然后每次指向下一个结点，同时输入此时指针p指向结点的值p->data，代码如下：

/*链栈的遍历输出*/
bool PrintStack(LinkStack S) 
	StackNode *p=S;
	if(p==NULL)
		return false;
	while(p!=NULL) 
		printf("%d ",p->data);
		p=p->Lhead;
	

链式存储结构实现栈完整代码

链式存储结构实现栈的完整代码如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct StackNode 
	int data;//存放栈中元素
	struct StackNode *Lhead;//栈顶指针 ，记录栈顶元素的位置
 *LinkStack;//链栈的类型定义

/*链栈的初始化，初始化一个空栈*/
bool InitStack(LinkStack &S) 
	S=NULL;
	return true;


/*判断链栈是否为空*/
bool EmptyStack(LinkStack S) 
	if(S==NULL)
		return true;
	else
		return false;


/*进栈（插入操作）*/
void PushStack(LinkStack &S, int x) 
	StackNode *p;
	p = (StackNode*)malloc(sizeof(StackNode));//动态分配创建一个新结点p
	p->data = x;	//将x放入新结点p的数据域中
	p->Lhead = S;	//将新结点p插入到当前链栈的栈顶前
	S = p;	//将新结点p作为栈顶元素


/*出栈（删除操作）*/
bool PopStack(LinkStack &S,int &x) 
	StackNode *p;
	if(S==NULL)//若栈为空，则报错
		return false;
	x=S->data;//x记录当前栈顶元素
	p=S;//p指针指向原栈顶
	S=S->Lhead;//S指向下一个结点
	free(p);//释放栈顶元素
	return true;


/*读取链栈的栈顶元素*/
bool GetTopStack(LinkStack &S,int &x) 
	if(S==NULL)
		return false;
	x=S->data;
	return true;


/*链栈的建立*/
void CreateStack(LinkStack &S,int x) 
	int number;
	printf("请输入要建立的栈中的元素个数：\\n");
	scanf("%d",&number);
	for(int i=0; i<number; i++) 
		printf("输入第%d个入栈的元素：\\n",i+1);
		scanf("%d",&x);
		PushStack(S,x);
	


/*链栈的遍历输出*/
bool PrintStack(LinkStack S) 
	StackNode *p=S;
	if(p==NULL)
		return false;
	while(p!=NULL) 
		printf("%d ",p->data);
		p=p->Lhead;
	

一个简单的链栈的基本实现例子

例如，通过链式存储结构创建一个栈，其元素个数为4，为2，7，0，-3，创建后依次输出从栈顶到栈底的元素值，首先通过输入一个元素，使其进栈，然后读取当前栈顶元素；执行一次出栈操作。然后读取当前栈顶元素，最后再依次输出从栈顶到栈底的元素值，如下代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct StackNode 
	int data;//存放栈中元素
	struct StackNode *Lhead;//栈顶指针 ，记录栈顶元素的位置
 *LinkStack;//链栈的类型定义

/*链栈的初始化，初始化一个空栈*/
bool InitStack(LinkStack &S) 
	S=NULL;
	return true;


/*判断链栈是否为空*/
bool EmptyStack(LinkStack S) 
	if(S==NULL)
		return true;
	else
		return false;


/*进栈（插入操作）*/
void PushStack(LinkStack &S, int x) 
	StackNode *p;
	p = (StackNode*)malloc(sizeof(StackNode));//动态分配创建一个新结点p
	p->data = x;	//将x放入新结点p的数据域中
	p->Lhead = S;	//将新结点p插入到当前链栈的栈顶前
	S = p;	//将新结点p作为栈顶元素


/*出栈（删除操作）*/
bool PopStack(LinkStack &S,int &x) 
	StackNode *p;
	if(S==NULL)//若栈为空，则报错
		return false;
	x=S->data;//x记录当前栈顶元素
	p=S;//p指针指向原栈顶
	S=S->Lhead;//S指向下一个结点
	free(p);//释放栈顶元素
	return true;


/*读取链栈的栈顶元素*/
bool GetTopStack(LinkStack &S,int &x) 
	if(S==NULL)
		return false;
	x=S->data;
	return true;


/*链栈的建立*/
void CreateStack(LinkStack &S,int x) 
	int number;
	printf("请输入要建立的栈中的元素个数：\\n");
	scanf("%d",&number);
	for(int i=0; i<number; i++) 
		printf("输入第%d个入栈的元素：\\n",i+1);
		scanf("%d",&x);
		PushStack(S,x);
	


/*链栈的遍历输出*/
bool PrintStack(LinkStack S) 
	StackNode *p=S;
	if(p==NULL)
		return false;
	while(p!=NULL) 
		printf("%d ",p->data);
		p=p->Lhead;
	


/*主函数*/
int main() 
	LinkStack S;
	int x,e; 
	InitStack(S);//初始化 
	CreateStack(S,x);//创建一个链栈 
	GetTopStack(S,x);//读取栈顶元素 
	printf("读取栈顶元素,当前栈顶元素为：%d\\n",x);
	printf("创建的链栈元素从栈顶到栈底依次为：\\n");
	PrintStack(S);
	printf("\\n");
	printf("输入一个要进栈的元素：\\n");
	scanf("%d",&e);
	PushStack(S,e);//进栈
	GetTopStack(S,x);
	printf("读取栈顶元素,当前栈顶元素为：%d\\n",x);
	PopStack(S,x);//出栈
	GetTopStack(S,x);
	printf("执行一次出栈操作后,当前栈顶元素为：%d\\n",x);
	printf("此时链栈元素从栈顶到栈底依次为：\\n");
	PrintStack(S);

运行结果如下：