1. 概念
链式栈LinkStack
- 逻辑结构：线性结构
- 物理结构：链式存储
- 栈的特点：后进先出
栈具有后进先出的特点，我们使用链表来实现栈，即链式栈。那么栈顶是入栈和出栈的地方，单向链表有头有尾，那我们将链表的头作为栈顶还是链表的尾作为栈顶呢？如果每次在链表的尾部进行插入或删除，就需要遍历整个链表来找到尾结点即终端结点。而在头部即起始结点进行插入或删除时，仅需头指针找到链表的起始结点，而无需遍历整个链表。
所以链式栈的入栈、出栈都是通过对链表进行头插、头删来实现。
既然要对单向链表进行头插、头删，那么头结点的存在会让操作变得复杂，故我们使用无头单向链表。
无头单向链表的头就是栈顶，故栈针是指向无头单向链表的起始结点的，所以我们在链式栈中将头指针H称做栈针top。top栈针永远指向无头单向链表的第一个节点，栈空的时候除外。
对于链栈来说，基本不存在栈满的情况，除非内存已经没有可以使用的空间。
对于空栈来说，链表即H == NULL，链式栈即top == NULL
2. 接口实现
#ifndef _LINKSTACK_H_
#define _LINKSTACK_H_
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//入栈和出栈只在第一个节点位置操作
typedef int datatype;
typedef struct linkstack
{
datatype data;//数据域
struct linkstack *next;//指针域
}linkstack_t;
//1.创建一个空的栈
void CreateEpLinkStack(linkstack_t **ptop);
//2.入栈 data是入栈的数据
//参数上之所以采用二级指针，因为我们要随着入栈添加新的节点作为头，top需要永远指向当前链表的头，那么修改main函数中的top，我们采用地址传递
int PushLinkStack(linkstack_t **ptop, datatype data);
//3.判断栈是否为空
int IsEpLinkStack(linkstack_t *top);
//4.出栈
datatype PopLinkStack(linkstack_t **ptop);
//5.清空栈
void ClearLinkStack(linkstack_t **ptop);//用二级指针，是因为清空后需要将main函数中的top变为NULL
//6.求栈的长度
int LengthLinkStack(linkstack_t *top);//用一级指针，是因为我只是求长度，不需要修改main函数中top指针的指向
//7.获取栈顶数据,不是出栈,不需要移动main函数中的top，所以用一级指针
datatype GetTopLinkStack(linkstack_t *top);
#endif2.1. 定义操作链式栈的结构体
//入栈和出栈只在第一个节点位置操作
typedef int datatype;
typedef struct linkstack
{
datatype data;//数据域
struct linkstack *next;//指针域
}linkstack_t;2.2. 创建空的链式栈
#include "linkstack.h"
void CreateEpLinkStack(linkstack_t **ptop)
{
//top = NULL;
*ptop = NULL;
}#include "linkstack.h"
int main(int argc, const char *argv[])
{
linkstack_t *top;
CreateEpLinkStack(&top);
return 0;
}2.3. 入栈
思想：
开辟新结点存放入栈数据
每次都将新结点链接到无头单向链表的头
栈针top永远指向无头单向链表的头，栈空时除外
顺序栈需要判满，但链式栈无需判满
/*2.入栈 data是入栈的数据
//参数上之所以采用二级指针，因为我们要随着入栈添加新的节点作为头，top需要永远指向当前链表的头，
//那么修改main函数中的top，我们采用地址传递*/
int PushLinkStack(linkstack_t **ptop, datatype data)
{
linkstack_t *pnew = (linkstack_t *)malloc(sizeof(linkstack_t));
if(NULL == pnew)
{
printf("PushLinkStack pnew malloc failed\n");
return -1;
}
//给新节点初始化
pnew->data = data;
pnew->next = *ptop;
*ptop = pnew;
return 0;
}#include "linkstack.h"
int main(int argc, const char *argv[])
{
linkstack_t *top;
CreateEpLinkStack(&top);
int i;
for(i = 0; i < 5; i++)
{
PushLinkStack(&top,i);
}
return 0;
}2.4. 出栈
顺序栈需要判空即PS->top==-1
链式栈也需要判空即top == NULL
判空无需改变主函数栈针top的指向，故无需传递top的地址。
但出栈后需要移动栈针，改变top的指向，故需要传递栈针top的地址&top。
综上，出栈函数需要传递栈针top的地址&top。
//3.判断栈是否为空
int IsEpLinkStack(linkstack_t *top)
{
return top == NULL;
}
//4.出栈
datatype PopLinkStack(linkstack_t **ptop)
{
if(IsEpLinkStack(*ptop))
{
printf("PopLinkStack failed\n");
return -1;
}
datatype temp;
linkstack_t *pdel = NULL;
#if 0
pdel = *ptop;
temp = pdel->data;
*ptop = pdel->next;
free(pdel);
pdel = NULL;
return temp;
#endif
#if 1
temp = (*ptop)->data;
pdel = *ptop;
*ptop = (*ptop)->next;
free(pdel);
pdel = NULL;
return temp;
}#include "linkstack.h"
int main(int argc, const char *argv[])
{
linkstack_t *top;
CreateEpLinkStack(&top);
int i;
for(i = 0; i < 5; i++)
{
PushLinkStack(&top,i);
}
#if 0
for(i = 0; i < 5; i++)
printf("%d ",PopLinkStack(&top));
}
printf("\n");
#endif
return 0;
}4 3 2 1 0 2.5. 栈长
问：求栈长是否需要传递栈针的地址？ 无需
问：求栈长能否传递栈针的地址？ 可以
//6.求栈的有效长度
int LengthLinkStack(linkstack_t *top)//用一级指针，是因为我只是求长度，不需要修改main函数中top指针的指向
{
int len = 0;
while(top != NULL)
{
len++;
top = top->next;
}
return len;
}#include "linkstack.h"
int main(int argc, const char *argv[])
{
linkstack_t *top;
CreateEpLinkStack(&top);
int i;
for(i = 0; i < 5; i++)
{
PushLinkStack(&top,i);
}
#if 0
for(i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d ",PopLinkStack(&top));
}
printf("\n");
#endif
printf("len:%d\n",LengthLinkStack(top));
return 0;
}2.6. 获取栈顶数据
问：获取栈顶数据是否需要移动栈针？
问：获取栈顶数据是否需要传递栈针地址？
获取栈顶数据，部署出栈，无需移动栈针，故无需传递栈针top的地址&top
//7.获取栈顶数据,不是出栈,不需要移动main函数中的top，所以用一级指针
datatype GetTopLinkStack(linkstack_t *top)
{
if(!IsEpLinkStack(top))
{
return top->data;
}
return -1;
}#include "linkstack.h"
int main(int argc, const char *argv[])
{
linkstack_t *top;
CreateEpLinkStack(&top);
int i;
for(i = 0; i < 5; i++)
{
PushLinkStack(&top,i);
}
#if 0
for(i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d ",PopLinkStack(&top));
}
printf("\n");
#endif
printf("len:%d\n",LengthLinkStack(top));
printf("top_data%d\n",GetTopLinkStack(top));
return 0;
}2.7. 清空
只要不空一直出栈
//5.清空栈
void ClearLinkStack(linkstack_t **ptop)//用二级指针，是因为清空后需要将main函数中的top变为NULL
{
while(!IsEpLinkStack(*ptop))
{
PopLinkStack(ptop);
}
}#include "linkstack.h"
int main(int argc, const char *argv[])
{
linkstack_t *top;
CreateEpLinkStack(&top);
int i;
for(i = 0; i < 5; i++)
{
PushLinkStack(&top,i);
#if 0
for(i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d ",PopLinkStack(&top));
}
printf("\n");
#endif
printf("len:%d\n",LengthLinkStack(top));
printf("top_data%d\n",GetTopLinkStack(top));
ClearLinkStack(&top);
return 0;
}
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