链栈及基本操作(包含入栈和出栈)详解
2021年1月11日 | by tgcode
链栈的实现思路同顺序栈类似,顺序栈是将数顺序表(数组)的一端作为栈底,另一端为栈顶;链栈也如此,通常我们将链表的头部作为栈顶,尾部作为栈底,如图 1 所示:
图 1 链栈示意图
将链表头部作为栈顶的一端,可以避免在实现数据 “入栈” 和 “出栈” 操作时做大量遍历链表的耗时操作。
链表的头部作为栈顶,意味着:
- 在实现数据”入栈”操作时,需要将数据从链表的头部插入;
- 在实现数据”出栈”操作时,需要删除链表头部的首元节点;
因此,链栈实际上就是一个只能采用头插法插入或删除数据的链表。
链栈元素入栈
例如,将元素 1、2、3、4 依次入栈,等价于将各元素采用头插法依次添加到链表中,每个数据元素的添加过程如图 2 所示:
图 2 链栈元素依次入栈过程示意图
C语言实现代码为:
//链表中的节点结构 typedef struct lineStack{ int data; struct lineStack * next; }lineStack; //stack为当前的链栈,a表示入栈元素 lineStack* push(lineStack * stack,int a){ //创建存储新元素的节点 lineStack * line=(lineStack*)malloc(sizeof(lineStack)); line->data=a; //新节点与头节点建立逻辑关系 line->next=stack; //更新头指针的指向 stack=line; return stack; }
链栈元素出栈
例如,图 2e) 所示的链栈中,若要将元素 3 出栈,根据”先进后出”的原则,要先将元素 4 出栈,也就是从链表中摘除,然后元素 3 才能出栈,整个操作过程如图 3 所示:
图 3 链栈元素出栈示意图
因此,实现栈顶元素出链栈的 C 语言实现代码为:
//栈顶元素出链栈的实现函数 lineStack * pop(lineStack * stack){ if (stack) { //声明一个新指针指向栈顶节点 lineStack * p=stack; //更新头指针 stack=stack->next; printf("出栈元素:%d ",p->data); if (stack) { printf("新栈顶元素:%dn",stack->data); }else{ printf("栈已空n"); } free(p); }else{ printf("栈内没有元素"); return stack; } return stack; }
代码中通过使用 if 判断语句,避免了用户执行”栈已空却还要数据出栈”错误操作。
总结
本节,通过采用头插法操作数据的单链表实现了链栈结构,这里给出链栈及基本操作的C语言完整代码:
#include #include typedef struct lineStack{ int data; struct lineStack * next; }lineStack; lineStack* push(lineStack * stack,int a){ lineStack * line=(lineStack*)malloc(sizeof(lineStack)); line->data=a; line->next=stack; stack=line; return stack; } lineStack * pop(lineStack * stack){ if (stack) { lineStack * p=stack; stack=stack->next; printf("弹栈元素:%d ",p->data); if (stack) { printf("栈顶元素:%dn",stack->data); }else{ printf("栈已空n"); } free(p); }else{ printf("栈内没有元素"); return stack; } return stack; } int main() { lineStack * stack=NULL; stack=push(stack, 1); stack=push(stack, 2); stack=push(stack, 3); stack=push(stack, 4); stack=pop(stack); stack=pop(stack); stack=pop(stack); stack=pop(stack); stack=pop(stack); return 0; }
程序运行结果为:
弹栈元素:4 栈顶元素:3
弹栈元素:3 栈顶元素:2
弹栈元素:2 栈顶元素:1
弹栈元素:1 栈已空
栈内没有元素
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