educoder数据结构与算法 栈 第2关：实现一个链接存储的栈

任务描述

本关任务是实现 step2/LnkStack.cpp 中的LS_IsEmpty、LS_Length、LS_Push、LS_Pop和LS_Top五个操作函数，以实现判断栈是否为空、求栈的长度、进栈、出栈以及获取栈顶元素等功能。

相关知识

链接存储的栈

栈的存储也可以采用链接存储的方式来实现。下面给出了一种基于链接存储的栈的实现方案：

如图 1 所示：该栈存储了 3 个元素 {56,77,15} ，其中 56 是栈顶元素。

这种实现方案中与栈相关的两个属性元素top和len介绍如下：

• top: 指向栈顶结点的指针；
• len: 栈中结点的个数。

特别说明：链接存储方式下，链表头结点作为栈顶结点，用指针top指向栈顶结点，栈结点个数由len给出。

基于top和len组织成的栈结构如下：

1. struct LinkStack {
2. LNode* top; // 栈顶指针
3. int len; // 栈的长度
4. };

为了讨论简单，我们假设栈元素的数据类型为整数：

1. typedef int T; // 栈元素的数据类型

同时，每个结点的结构定义为：

1. struct LNode {
2. T data;
3. LNode* next;
4. };

据此，只要给定指向该结构的一指针ls，就可对栈进行出栈操作。

• 进行出栈操作时，将指针top指向的当前栈顶元素 56 出栈，出栈后top指向下一个栈顶元素 77，这时的状态则如图 2 所示。

针对链式栈我们定义如下操作：

创建栈：创建一个链式栈。具体操作函数定义如下： LinkStack* LS_Create()；

释放栈：释放栈所占用的空间。具体操作函数定义如下： void LS_Free(LinkStack* ls)；

清空一个栈：将链式栈变为空栈。具体操作函数定义如下： void LS_MakeEmpty(LinkStack* ls)；

判断栈是否为空：若栈为空，则返回true，否则返回false。具体操作函数定义如下： bool LS_IsEmpty(LinkStack* ls)；

求栈的长度：获取链式栈的长度。具体操作函数定义如下： int LS_Length(LinkStack* ls)；

将元素 x 进栈：将 x 进栈，若满栈则无法进栈，具体操作函数定义如下： void LS_Push(LinkStack* ls, T x)；

出栈：出栈的元素放入 item 。若出栈成功(栈不为空)，则返回true；否则(空栈)，返回false。具体操作函数定义如下： bool LS_Pop(LinkStack* ls, T& item)；

获取栈顶元素：获取栈顶元素放入 item 中。若获取失败(空栈)，则返回false，否则返回true。具体操作函数定义如下： bool LS_Top(LinkStack* ls, T& item)；

打印栈中元素：从栈顶到栈底打印各结点数据元素。具体操作函数定义如下： void LS_Print(LinkStack* ls)。

编程要求

本关任务是实现 step2/LnkStack.cpp 中的LS_IsEmpty、LS_Length、LS_Push、LS_Pop和LS_Top五个操作函数，以实现判断栈是否为空、求栈的长度、进栈、出栈以及获取栈顶元素等功能。具体要求如下：

LS_IsEmpty：判断栈是否为空，若栈为空，则返回true，否则返回false；

LS_Length：获取链式栈的长度；

LS_Push：将元素 x 进栈，若满栈则无法进栈，返回false，否则返回true；

LS_Pop：若出栈成功(栈不为空)，则返回true；否则(空栈)，返回false；

LS_Top：获取栈顶元素；

输入输出格式请参见后续说明及测试样例。

注意：本关必读中提及的其他操作已经由平台实现，你在实现本关任务的五个操作函数时，在函数体内可调用其他操作。

本关涉及的代码文件 LnkStack.cpp 中的 5 个操作函数的代码框架如下：

bool LS_IsEmpty(LinkStack* ls)

// 判断栈是否为空。为空返回true，否则返回false。

{

// 请在这里补充代码，完成本关任务

/********** Begin *********/

/********** End **********/

}

int LS_Length(LinkStack* ls)

// 获取栈的长度

{

// 请在这里补充代码，完成本关任务

/********** Begin *********/

/********** End **********/

}

void LS_Push(LinkStack* ls, T x)

// 将元素x进栈

{

// 请在这里补充代码，完成本关任务

/********** Begin *********/

/********** End **********/

}

bool LS_Pop(LinkStack* ls, T& item)

// 出栈的元素放入item。若出栈成功(栈不为空)，则返回true；否则(空栈)，返回false。

{

// 请在这里补充代码，完成本关任务

/********** Begin *********/

/********** End **********/

}

bool LS_Top(LinkStack* ls, T& item)

// 获取栈顶元素，若获取失败(空栈)，则返回false，否则返回true。

{

// 请在这里补充代码，完成本关任务

/********** Begin *********/

/********** End **********/

}

测试说明

本关的测试文件是 step2/Main.cpp ，负责对你实现的代码进行测试。具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "LnkStack.h"
#pragma warning(disable:4996)
void main()
{
LinkStack* ls=LS_Create();
char dowhat[100];
while(true) {
scanf("%s", dowhat);
if (!strcmp(dowhat,"push")) {
T x;
scanf("%d", &x);
LS_Push(ls,x);
}else if (!strcmp(dowhat,"pop")) {
T item;
LS_Pop(ls, item);
}
else {
break;
}
}
int length=LS_Length(ls);
printf("Stack length: %d\n", length);
LS_Print(ls);
LS_Free(ls);
system("PAUSE");
}

注意：step2/Main.cpp 的代码不能被修改。

输入输出说明： 输入格式： 输入多个操作：如果输入 “push” ，则后面跟一个数 x ，表示 x 进栈；如果输入 “pop” ，表示出栈操作；如果输入 “end” ，表示输入结束。

输出格式： 输出栈的长度，然后从栈顶到栈底依次输出各元素。

以下是平台对step2/Main.cpp的测试样例： 样例输入: push 56 push 15 push 12 push 13 pop end 样例输出 Stack length: 3 The stack (from top to bottom): 12 15 56

开始你的任务吧，祝你成功！

人生是在进行着无数次入围与淘汰的比赛。无论入围还是淘汰，都应该有一份超越自我心，挑战自我之心，战胜自我之心，以及一份不甘落后，顽强拼捕的精神。

AC_Code

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "LnkStack.h"
/*创建栈*/
LinkStack* LS_Create()
{
    LinkStack* ls=(LinkStack*)malloc(sizeof(LinkStack));
    ls->top = NULL;
    ls->len = 0;
    return ls;
}
/*释放栈*/
void LS_Free(LinkStack* ls)
{
    LNode* curr = ls->top;
    while(curr) {
        LNode* next = curr->next;
        free(curr);
        curr=next;
    }
    free(ls);//释放头结点
}
/*将栈变为空栈*/
void LS_MakeEmpty(LinkStack* ls)
{
    LNode* curr = ls->top;
    while(curr) {
        LNode* next = curr->next;
        free(curr);
        curr=next;
    }
    ls->top = NULL;
    ls->len = 0;
}
/*判断栈是否为空*/
bool LS_IsEmpty(LinkStack* ls)
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    return ls->top==NULL;
    /********** End **********/
}
/*获取栈的长度*/
int LS_Length(LinkStack* ls)
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    return ls->len;
    /********** End **********/
}
/*将x进栈*/
void LS_Push(LinkStack* ls, T x)
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    LNode* node=(LNode*)malloc(sizeof(LNode));
    node->data=x;
    node->next=ls->top;
    ls->top=node;
    ls->len++;
    /********** End **********/
}
/*出栈。出栈元素放入item；如果空栈，将返回false*/
bool LS_Pop(LinkStack* ls, T& item)
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    LNode*node=ls->top;
    if(node==NULL)  return false;
    item=node->data;
    ls->top=node->next;
    ls->len--;
    /********** End **********/
}
/*读栈顶元素放入item。如果空栈，将返回false*/
bool LS_Top(LinkStack* ls, T& item)
{
    // 请在这里补充代码，完成本关任务
    /********** Begin *********/
    LNode* node=ls->top;
    if (node==NULL) 
    {
        return false;
    }
    item = node->data;
    return true;
    /********** End **********/
}
/*从栈顶到栈底打印各结点数据*/
void LS_Print(LinkStack* ls)
{
    if (ls->len==0){ 
        printf("The stack: Empty!");
        return;
    }
    printf("The stack (from top to bottom):");
    LNode* curr=ls->top;
    while(curr) {
        printf(" %d", curr->data);
        curr=curr->next;
    }
   // printf("\n");
}