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C语言 栈(链式栈)

[日期:2019-08-02] 来源:Linux社区  作者:lanhaicode [字体: ]

链式栈:就是一种操作受限的单向链表,对单向链表还不了解的可先看一下关于单向链表的随笔,链表(单向链表的建立、删除、插入、打印)https://www.linuxidc.com/Linux/2019-08/159766.htm,理解了单向链表后再来看链式栈就比较轻松了

链式栈的操作一般含有:出栈、入栈、栈的初始化、判断栈是否为空、清空栈,下面先上声明部分代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define Empty 0        /* 栈空 */
#define Avail 1        /* 栈可用 */

typedef struct SNode
{
    int data;
    struct SNode *next;
}StackNode;
typedef struct LStack
{
    StackNode *top;        /* 栈顶指针 */
    StackNode *bottom;    /* 栈底指针 */
    int height;            /* 链式栈高度 */
}LinkStack;

LinkStack InitStack (LinkStack pStack);    /* 栈顶指针、栈底指针、栈高度初始化*/
LinkStack Push (LinkStack pStack);        /* 入栈 */
LinkStack Pop (LinkStack pStack);        /* 出栈 */
int StackEmpty (LinkStack pStack);        /* 判断栈是否为空 */
LinkStack DeletStack (LinkStack pStack);/* 清空栈 */
void DisplyStack (LinkStack pStack);    /* 遍历栈----自顶至底*/

一、节点的声明

1 typedef struct SNode
2 {
3    int data;
4    struct SNode *next;
5 }StackNode;

链式栈节点的声明与单向链表的声明相同,都是由数据域和指针域组成,这里不再赘述

二、栈顶、栈底、栈高度的声明

1 typedef struct LStack
2 {
3    StackNode *top;        /* 栈顶指针 */
4    StackNode *bottom;    /* 栈底指针 */
5    int height;            /* 链式栈高度 */
6 }LinkStack;

三、函数声明

1 LinkStack InitStack (LinkStack pStack);    /* 栈顶指针、栈底指针、栈高度初始化*/
2 LinkStack Push (LinkStack pStack);        /* 入栈 */
3 LinkStack Pop (LinkStack pStack);        /* 出栈 */
4 int StackEmpty (LinkStack pStack);        /* 判断栈是否为空 */
5 LinkStack DeletStack (LinkStack pStack);/* 清空栈 */
6 void DisplyStack (LinkStack pStack);    /* 遍历栈----自顶至底*/

链式栈和单向链表的区别

上面已经提到的是链式栈是一种操作受限的单向链表(废话··),先来回顾一下单向链表的建立过程(不清楚单向链表的可以先之前的另一篇随笔链表(单向链表的建立、删除、插入、打印)),单向链表在添加新的节点的时候是将原链表最后一个节点的

指针域指向新建的节点,然后新建节点指针域置为NULL作为链表的最后一个节点,而链式栈在添加新的节点的时候操作就不太一样了,先来分析下栈的操作,栈只是栈顶来做插入和删除操作,那么栈顶放在链表的头部还是尾部呢?由于单向链表有头指针

而栈顶指针也是必须的,那么就把栈顶指针当作头指针来使用,比较好的办法是把栈顶放到单链表的头部。另外栈顶在头部了,那么单链表的头结点也就失去了意义,通常对于链式栈来说,是不需要头结点的,现在来说链式栈添加新节点的操作

链式栈:新一个节点->将新建节点的指针域指向原栈顶节点->将栈顶指针移动到新建节点

单向链表:新建一个节点->将原链表最后的一个节点的指针域指向新建节点->新建节点的指针域置为NULL作为新链表的最后一个节点

为了方便读者更加直观了解这个过程下面上图:

链式栈操作部分

一、入栈

/* Function: 入栈 */
LinkStack Push (LinkStack pStack)
{
    int data;
    StackNode *temp;

    if ((temp = (StackNode *)malloc(sizeof(StackNode))) == NULL)
    {
        printf("内存空间不足\n");
        return pStack;
    }
    if (StackEmpty(pStack) == Empty)    /* 如果栈为空 */
    {
        pStack.top = pStack.bottom = temp;    /* 栈顶、栈底指针都指向新建节点 */
        temp->next = NULL;                /* 节点指针域为空 */
        printf("Please input data");
        scanf("%d", &data);
        pStack.top->data = data;
        pStack.height++;

        return pStack;
    }
    else        /* 栈不为空 */
    {
        temp->next = pStack.top;/* 新建节点指向原来的栈顶 */
        pStack.top = temp;        /* 栈顶指针指向新建节点 */
        printf("Please input data");
        scanf("%d", &data);
        pStack.top->data = data;
        pStack.height++;

        return pStack;
    }
}

二、出栈

/* Function: 出栈 */
LinkStack Pop (LinkStack pStack)
{
    StackNode *Second;

   
    if (StackEmpty(pStack) == Empty)    /* 判断栈是否为空 */
    {
        printf("栈为空,无法出栈\n");
        return pStack;
    }
    if (pStack.top == pStack.bottom)    /* 如果出栈的元素为最后一个元素 */
    {
        printf("出栈元素为%d\n", pStack.top->data);
        free(pStack.top);
        pStack.top = pStack.bottom = NULL; /* 栈顶、栈底都指针都置为空 */
        pStack.height--;

        return pStack;
    }
    printf("出栈元素为%d\n", pStack.top->data);
    Second = pStack.top->next;    /* 指向栈顶的前一个元素*/

    free(pStack.top);    /* 释放栈顶节点 */
    pStack.top = Second;/* 将头指针移动到新的栈顶节点 */
    pStack.height--;

    return pStack;
}

出栈时需要判断三种情况,第一种情况:栈为空、第二种情况:栈中只有一个元素、第三种情况:栈中元素大于等于两个

三、判断栈是否为空

/* Function: 判断栈是否为空 */
int StackEmpty (LinkStack pStack)
{
    if (pStack.top == NULL && pStack.bottom == NULL)
    {
        return Empty;
    }
    else
    {
        return Avail;
    }
}

四、遍历栈

/* Function: 遍历栈 自顶到底*/
void DisplyStack (LinkStack pStack)
{
    if (StackEmpty(pStack) == Empty)
    {
        printf("栈为空,无法遍历\n");
        return ;
    }
    printf("栈中元素[");
    while (pStack.top != NULL)
    {
        printf("%d->", pStack.top->data);
        pStack.top = pStack.top->next;
    }
    printf("]\n");
}

五、清空栈

/* Function: 清空栈 */
LinkStack DeletStack (LinkStack pStack)
{
    StackNode *del;

    while (pStack.top != NULL)
    {
        del = pStack.top->next;    /* 栈顶节点的前一个节点 */
        free(pStack.top);        /* 释放节点 */
        pStack.top = del;        /* 栈顶指针移动到新栈顶 */
    }

    return pStack;
}

六、初始化栈顶、栈底指针和栈高度

/* Function: 初始化栈顶、栈底、栈高度*/
LinkStack InitStack (LinkStack pStack)
{
    pStack.top = pStack.bottom = NULL;
    pStack.height = 0;

    return pStack;
}

链式栈实现完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define Empty 0        /* 栈空 */
#define Avail 1        /* 栈可用 */

typedef struct SNode
{
    int data;
    struct SNode *next;
}StackNode;
typedef struct LStack
{
    StackNode *top;        /* 栈顶指针 */
    StackNode *bottom;    /* 栈底指针 */
    int height;            /* 链式栈高度 */
}LinkStack;

LinkStack InitStack (LinkStack pStack);    /* 栈顶指针、栈底指针、栈高度初始化*/
LinkStack Push (LinkStack pStack);        /* 入栈 */
LinkStack Pop (LinkStack pStack);        /* 出栈 */
int StackEmpty (LinkStack pStack);        /* 判断栈是否为空 */
LinkStack DeletStack (LinkStack pStack);/* 清空栈 */
void DisplyStack (LinkStack pStack);    /* 遍历栈----自顶至底*/

int main()
{
    LinkStack p;
    char ch;

    p.height = 0;        /* 栈高度初始化为零 */
    p = InitStack (p); /* 栈初始化 */
    printf("Do you want to push stack(Y/N)?");
    scanf(" %c", &ch);
    while (ch == 'Y' || ch == 'y')
    {
        p = Push(p);    /* 入栈 */
        DisplyStack(p);    /* 遍历栈 */
        printf("Do you want to push stack(Y/N)?");
        scanf(" %c", &ch);
    }
    printf("Do you want to pop stack(Y/N)?");
    scanf(" %c", &ch);
    while (ch == 'Y' || ch == 'y')
    {
        p = Pop(p);        /* 出栈 */
        DisplyStack(p);    /* 遍历栈 */
        printf("Do you want to pop stack(Y/N)?");
        scanf(" %c", &ch);
    }

    return 0;
}
/* Function: 初始化栈顶、栈底、栈高度*/
LinkStack InitStack (LinkStack pStack)
{
    pStack.top = pStack.bottom = NULL;
    pStack.height = 0;

    return pStack;
}

/* Function: 判断栈是否为空 */
int StackEmpty (LinkStack pStack)
{
    if (pStack.top == NULL && pStack.bottom == NULL)
    {
        return Empty;
    }
    else
    {
        return Avail;
    }
}

/* Function: 入栈 */
LinkStack Push (LinkStack pStack)
{
    int data;
    StackNode *temp;

    if ((temp = (StackNode *)malloc(sizeof(StackNode))) == NULL)
    {
        printf("内存空间不足\n");
        return pStack;
    }
    if (StackEmpty(pStack) == Empty)    /* 如果栈为空 */
    {
        pStack.top = pStack.bottom = temp;    /* 栈顶、栈底指针都指向新建节点 */
        temp->next = NULL;                /* 节点指针域为空 */
        printf("Please input data");
        scanf("%d", &data);
        pStack.top->data = data;
        pStack.height++;

        return pStack;
    }
    else        /* 栈不为空 */
    {
        temp->next = pStack.top;/* 新建节点指向原来的栈顶 */
        pStack.top = temp;        /* 栈顶指针指向新建节点 */
        printf("Please input data");
        scanf("%d", &data);
        pStack.top->data = data;
        pStack.height++;

        return pStack;
    }
}

/* Function: 出栈 */
LinkStack Pop (LinkStack pStack)
{
    StackNode *Second;

   
    if (StackEmpty(pStack) == Empty)    /* 判断栈是否为空 */
    {
        printf("栈为空,无法出栈\n");
        return pStack;
    }
    if (pStack.top == pStack.bottom)    /* 如果出栈的元素为最后一个元素 */
    {
        printf("出栈元素为%d\n", pStack.top->data);
        free(pStack.top);
        pStack.top = pStack.bottom = NULL; /* 栈顶、栈底都指针都置为空 */
        pStack.height--;

        return pStack;
    }
    printf("出栈元素为%d\n", pStack.top->data);
    Second = pStack.top->next;    /* 指向栈顶的前一个元素*/

    free(pStack.top);    /* 释放栈顶节点 */
    pStack.top = Second;/* 将头指针移动到新的栈顶节点 */
    pStack.height--;

    return pStack;
}

/* Function: 遍历栈 自顶到底*/
void DisplyStack (LinkStack pStack)
{
    if (StackEmpty(pStack) == Empty)
    {
        printf("栈为空,无法遍历\n");
        return ;
    }
    printf("栈中元素[");
    while (pStack.top != NULL)
    {
        printf("%d->", pStack.top->data);
        pStack.top = pStack.top->next;
    }
    printf("]\n");
}

/* Function: 清空栈 */
LinkStack DeletStack (LinkStack pStack)
{
    StackNode *del;

    while (pStack.top != NULL)
    {
        del = pStack.top->next;    /* 栈顶节点的前一个节点 */
        free(pStack.top);        /* 释放节点 */
        pStack.top = del;        /* 栈顶指针移动到新栈顶 */
    }

    return pStack;
}

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