数据结构学习笔记——链式存储结构实现栈(链栈)

简介: 数据结构学习笔记——链式存储结构实现栈(链栈)

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:

1667232901643.jpg

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:

1667232881986.jpg

相关文章
|
5月前
|
编译器 C语言 C++
栈区的非法访问导致的死循环(x64)
这段内容主要分析了一段C语言代码在VS2022中形成死循环的原因,涉及栈区内存布局和数组越界问题。代码中`arr[15]`越界访问,修改了变量`i`的值,导致`for`循环条件始终为真,形成死循环。原因是VS2022栈区从低地址到高地址分配内存,`arr`数组与`i`相邻,`arr[15]`恰好覆盖`i`的地址。而在VS2019中,栈区先分配高地址再分配低地址,因此相同代码表现不同。这说明编译器对栈区内存分配顺序的实现差异会导致程序行为不一致,需避免数组越界以确保代码健壮性。
80 0
栈区的非法访问导致的死循环(x64)
232.用栈实现队列,225. 用队列实现栈
在232题中,通过两个栈(`stIn`和`stOut`)模拟队列的先入先出(FIFO)行为。`push`操作将元素压入`stIn`,`pop`和`peek`操作则通过将`stIn`的元素转移到`stOut`来实现队列的顺序访问。 225题则是利用单个队列(`que`)模拟栈的后入先出(LIFO)特性。通过多次调整队列头部元素的位置,确保弹出顺序符合栈的要求。`top`操作直接返回队列尾部元素,`empty`判断队列是否为空。 两题均仅使用基础数据结构操作,展示了栈与队列之间的转换逻辑。
|
10月前
|
存储 C语言 C++
【C++数据结构——栈与队列】顺序栈的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
本关任务:编写一个程序实现顺序栈的基本运算。开始你的任务吧,祝你成功!​ 相关知识 初始化栈 销毁栈 判断栈是否为空 进栈 出栈 取栈顶元素 1.初始化栈 概念:初始化栈是为栈的使用做准备,包括分配内存空间(如果是动态分配)和设置栈的初始状态。栈有顺序栈和链式栈两种常见形式。对于顺序栈,通常需要定义一个数组来存储栈元素,并设置一个变量来记录栈顶位置;对于链式栈,需要定义节点结构,包含数据域和指针域,同时初始化栈顶指针。 示例(顺序栈): 以下是一个简单的顺序栈初始化示例,假设用C语言实现,栈中存储
401 77
|
9月前
|
算法 调度 C++
STL——栈和队列和优先队列
通过以上对栈、队列和优先队列的详细解释和示例,希望能帮助读者更好地理解和应用这些重要的数据结构。
196 11
|
9月前
|
DataX
☀☀☀☀☀☀☀有关栈和队列应用的oj题讲解☼☼☼☼☼☼☼
### 简介 本文介绍了三种数据结构的实现方法:用两个队列实现栈、用两个栈实现队列以及设计循环队列。具体思路如下: 1. **用两个队列实现栈**: - 插入元素时,选择非空队列进行插入。 - 移除栈顶元素时,将非空队列中的元素依次转移到另一个队列,直到只剩下一个元素,然后弹出该元素。 - 判空条件为两个队列均为空。 2. **用两个栈实现队列**: - 插入元素时,选择非空栈进行插入。 - 移除队首元素时,将非空栈中的元素依次转移到另一个栈,再将这些元素重新放回原栈以保持顺序。 - 判空条件为两个栈均为空。
|
10月前
|
存储 C++ 索引
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
【数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】初始化队列、销毁队列、判断队列是否为空、进队列、出队列等。本关任务:编写一个程序实现环形队列的基本运算。(6)出队列序列:yzopq2*(5)依次进队列元素:opq2*(6)出队列序列:bcdef。(2)依次进队列元素:abc。(5)依次进队列元素:def。(2)依次进队列元素:xyz。开始你的任务吧,祝你成功!(4)出队一个元素a。(4)出队一个元素x。
299 13
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
|
10月前
|
存储 算法 C++
【C++数据结构——图】图的邻接矩阵和邻接表的存储(头歌实践教学平台习题)【合集】
本任务要求编写程序实现图的邻接矩阵和邻接表的存储。需掌握带权有向图、图的邻接矩阵及邻接表的概念。邻接矩阵用于表示顶点间的连接关系,邻接表则通过链表结构存储图信息。测试输入为图的顶点数、边数及邻接矩阵,预期输出为Prim算法求解结果。通关代码提供了完整的C++实现,包括输入、构建和打印邻接矩阵与邻接表的功能。
296 10
|
10月前
|
C++
【C++数据结构——栈和队列】括号配对(头歌实践教学平台习题)【合集】
【数据结构——栈和队列】括号配对(头歌实践教学平台习题)【合集】(1)遇到左括号:进栈Push()(2)遇到右括号:若栈顶元素为左括号,则出栈Pop();否则返回false。(3)当遍历表达式结束,且栈为空时,则返回true,否则返回false。本关任务:编写一个程序利用栈判断左、右圆括号是否配对。为了完成本关任务,你需要掌握:栈对括号的处理。(1)遇到左括号:进栈Push()开始你的任务吧,祝你成功!测试输入:(()))
208 7
|
12月前
|
C语言
【数据结构】栈和队列(c语言实现)(附源码)
本文介绍了栈和队列两种数据结构。栈是一种只能在一端进行插入和删除操作的线性表,遵循“先进后出”原则;队列则在一端插入、另一端删除,遵循“先进先出”原则。文章详细讲解了栈和队列的结构定义、方法声明及实现,并提供了完整的代码示例。栈和队列在实际应用中非常广泛,如二叉树的层序遍历和快速排序的非递归实现等。
959 9
|
12月前
|
存储 算法
非递归实现后序遍历时,如何避免栈溢出?
后序遍历的递归实现和非递归实现各有优缺点,在实际应用中需要根据具体的问题需求、二叉树的特点以及性能和空间的限制等因素来选择合适的实现方式。
243 59

热门文章

最新文章

下一篇
开通oss服务