栈 Stack 是一种先入后出的数据结构，最先入栈的元素称为栈底，最后入栈的元素称为栈顶。为了方便，可用 node.hpp 中的链表结构实现栈，并用链表头指向栈顶元素。 根据下述定义，请实现一个类模板 Stack ，使其可以保存不同类型的数据。 template <typename ElementType> //genericStack.h class Stack{ public: Stack(); ~Stack(); void push(ElementType obj); //将

元素 obj 压入栈中
ElementType pop(); //从栈中弹出并返回栈顶元素
bool isEmpty(); //判断栈是否为空
int size(); //返回栈的元素个数
private:
struct Node{
ElementType data;
Node* next;
Node(ElementType d, Node* n = NULL){
data = d;
next = n;
}
};
Node* top;
int count;
};

其中，push() 函数将元素 obj 压入栈中，pop() 函数从栈中弹出并返回栈顶元素，isEmpty() 函数用于判断栈是否为空，size() 函数返回栈的元素个数。

相关问题

创建一个空的链栈，实现栈的入栈、出栈、返回栈顶元素基本算法

### 回答1：
创建一个空的链栈，可以定义一个结构体来表示链栈的节点，包含一个数据域和一个指向下一个节点的指针。入栈操作可以在链栈的头部插入一个新节点，出栈操作可以删除链栈的头部节点，返回栈顶元素可以直接返回链栈的头部节点的数据域。

具体实现如下：

1. 定义链栈节点的结构体：

typedef struct StackNode {
    int data;
    struct StackNode* next;
} StackNode;

2. 定义链栈的结构体，包含一个指向栈顶节点的指针：

typedef struct LinkStack {
    StackNode* top;
} LinkStack;

3. 创建一个空的链栈：

LinkStack* createLinkStack() {
    LinkStack* stack = (LinkStack*)malloc(sizeof(LinkStack));
    stack->top = NULL;
    return stack;
}

4. 实现入栈操作：

void push(LinkStack* stack, int data) {
    StackNode* newNode = (StackNode*)malloc(sizeof(StackNode));
    newNode->data = data;
    newNode->next = stack->top;
    stack->top = newNode;
}

5. 实现出栈操作：

int pop(LinkStack* stack) {
    if (stack->top == NULL) {
        printf("Stack is empty.\n");
        return -1;
    }
    int data = stack->top->data;
    StackNode* temp = stack->top;
    stack->top = stack->top->next;
    free(temp);
    return data;
}

6. 实现返回栈顶元素操作：

int getTop(LinkStack* stack) {
    if (stack->top == NULL) {
        printf("Stack is empty.\n");
        return -1;
    }
    return stack->top->data;
}

以上就是创建一个空的链栈，实现栈的入栈、出栈、返回栈顶元素的基本算法。

### 回答2：
链栈是一种链式存储结构，它是以链表的形式来实现栈的存储和操作的。创建一个空的链栈，需要定义一个结构体来表示链栈节点的数据结构，在C语言中可以使用struct来定义。

struct Node{
int data;
struct Node* next;
};

链栈的操作基本包括三个函数，分别是入栈(push)、出栈(pop)和返回栈顶元素(top)。

1. 入栈(push)：在链栈的栈顶插入一个新节点。方法是：创建一个新节点，将数据压入新节点，将新节点的指针指向栈顶节点，再将栈顶指针指向新节点。

void push(struct Node **top, int data){
struct Node *newNode = (struct Node*) malloc(sizeof(struct Node));
newNode->data = data;
newNode->next = *top;
*top = newNode;
}

2. 出栈(pop)：从链栈的栈顶删除一个节点。方法是：保存栈顶节点的数据，将栈顶指针指向下一个节点，释放栈顶节点，并返回数据。

int pop(struct Node **top){
if(*top == NULL)
return NULL;
int data = (*top)->data;
struct Node *temp = *top;
*top = (*top)->next;
free(temp);
return data;
}

3. 返回栈顶元素(top)：返回链栈的栈顶节点。方法是：返回栈顶节点的数据。

int top(struct Node **top){
if(*top == NULL)
return NULL;
return (*top)->data;
}

完整代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct Node{
int data;
struct Node* next;
};

void push(struct Node **top, int data){
struct Node *newNode = (struct Node*) malloc(sizeof(struct Node));
newNode->data = data;
newNode->next = *top;
*top = newNode;
}

int pop(struct Node **top){
if(*top == NULL)
return NULL;
int data = (*top)->data;
struct Node *temp = *top;
*top = (*top)->next;
free(temp);
return data;
}

int top(struct Node **top){
if(*top == NULL)
return NULL;
return (*top)->data;
}

int main(){
struct Node *top = NULL;
push(&top, 1);
push(&top, 2);
push(&top, 3);
printf("%d\n", top(&top)); // 输出3
printf("%d\n", pop(&top)); // 输出3
printf("%d\n", top(&top)); // 输出2
return 0;
}

### 回答3：
链栈是一种基于链表实现的栈。它和普通的栈结构一样，具有后进先出的特点，并且通过链表的形式可以动态地将数据存储在内存中。接下来，我们来创建一个空的链栈，并实现栈的基本操作。

- 创建空链栈

链栈的创建可以采用动态内存分配的方式，我们需要定义一个结构体节点，包含数据域和指向下一节点的指针域，用变量top来指示栈顶元素的位置。创建代码如下：

struct Node {
    int data;
    Node* next;
};
Node *top = NULL;

- 栈的入栈

链栈的入栈是将数据插入链表头部，我们需要首先动态地创建一个新节点，将数据存入节点中，并将其指针域指向当前的栈顶元素，最后更新top指针的位置。入栈代码如下：

void push(int x) {
    Node* node = new Node;
    node->data = x;
    node->next = top;
    top = node;
}

- 栈的出栈

链栈的出栈是从链表头部删除节点，并更新top指针的位置。我们需要首先判断链栈是否为空，如果栈为空，则无法进行出栈操作；如果栈不为空，则我们需要将top指针指向下一个节点，并将当前节点删除。出栈代码如下：

void pop() {
    if (top == NULL) {
        cout<<"栈已空，无法进行出栈操作"<<endl;
        return;
    }
    Node *temp = top;
    top = top->next;
    delete temp;
}

- 返回栈顶元素

链栈的top指针存储了当前栈顶元素的位置，我们可以通过top指针获取栈顶元素的数值。我们需要首先判断链栈是否为空，如果栈为空，则无法获取栈顶元素；如果栈不为空，则我们可以直接返回top节点的数值域。返回栈顶元素的代码如下：

int topElement() {
    if (top == NULL) {
        cout<<"栈为空"<<endl;
        return -1;
    }
    return top->data;
}

至此，我们已经实现了链栈的基本操作，包括创建空链栈、入栈、出栈、和返回栈顶元素。链栈与普通栈不同的是，它可以动态地存储数据，节省了静态内存空间的开销。这些操作是链栈的基础，也是掌握链栈的关键。

创建一个空的链栈，实现栈的入栈、出栈、返回栈顶元素基本算法。

### 回答1：
创建一个空的链栈，可以定义一个结构体来表示链栈的节点，包含数据域和指向下一个节点的指针。入栈操作可以在链表头部插入一个新节点，出栈操作可以删除链表头部的节点，返回栈顶元素可以直接返回链表头部节点的数据域。

具体实现如下：

定义链栈节点结构体：

typedef struct StackNode {
    int data;
    struct StackNode* next;
} StackNode;

定义链栈结构体：

typedef struct {
    StackNode* top; // 栈顶指针
} LinkStack;

创建空的链栈：

LinkStack* createLinkStack() {
    LinkStack* stack = (LinkStack*)malloc(sizeof(LinkStack));
    stack->top = NULL;
    return stack;
}

入栈操作：

void push(LinkStack* stack, int data) {
    StackNode* node = (StackNode*)malloc(sizeof(StackNode));
    node->data = data;
    node->next = stack->top;
    stack->top = node;
}

出栈操作：

int pop(LinkStack* stack) {
    if (stack->top == NULL) {
        printf("栈为空\n");
        return -1;
    }
    int data = stack->top->data;
    StackNode* temp = stack->top;
    stack->top = stack->top->next;
    free(temp);
    return data;
}

返回栈顶元素：

int getTop(LinkStack* stack) {
    if (stack->top == NULL) {
        printf("栈为空\n");
        return -1;
    }
    return stack->top->data;
}

### 回答2：
链栈是一种基于链表实现的栈数据结构，它可以动态地分配内存空间，具有动态性、灵活性和高效性等优点。下面是创建一个空的链栈并实现栈的基本操作的算法。

1.创建空链栈
- 定义链栈的结点结构体，包含数据域和指向下一节点的指针域
- 定义链栈头指针 top，指向链栈的栈顶
- 初始时，将 top 指针置空

2.入栈操作
- 判断链栈是否为空，若为空，则新建一个节点作为链栈的栈顶
- 若链栈不为空，则新建一个节点作为链栈的栈顶，并将该节点的指针域指向原来的栈顶元素

3.出栈操作
- 判断链栈是否为空，若为空，则输出“栈空”，返回空值
- 若不为空，则将链栈的栈顶节点弹出并释放内存，将链栈的栈顶指针指向下一个节点

4.返回栈顶元素
- 判断链栈是否为空，若为空，则输出“栈空”，返回空值
- 若不为空，则返回链栈的栈顶元素

下面是基于上述算法实现的链栈代码：

//定义链栈结点结构体
typedef struct StackNode{
int data; //数据域
struct StackNode *next; //指针域
}StackNode;

//创建空链栈
StackNode *top = NULL;

//入栈操作
void push(int x){
StackNode *newNode = (StackNode *)malloc(sizeof(StackNode)); //新建节点
newNode->data = x; //插入元素
newNode->next = top; //指向原来的栈顶
top = newNode; //将新节点设置为栈顶
}

//出栈操作
int pop(){
if(top == NULL){ //判断链栈是否为空
printf("栈空");
return NULL;
}
int x = top->data; //保存栈顶元素
StackNode *p = top; //将栈顶指向下一个节点
top = top->next;
free(p); //释放内存
return x;
}

//返回栈顶元素
int top(){
if(top == NULL){ //判断链栈是否为空
printf("栈空");
return NULL;
}
return top->data;
}

综上所述，创建一个空的链栈并实现栈的入栈、出栈、返回栈顶元素等基本操作，可以使用上述算法实现。通过链栈的动态性和灵活性，可以方便地实现对数据的存储、删除和访问等操作，从而满足各种实际应用场景的需求。

### 回答3：
链栈是一种基于链表实现的栈。相比于顺序栈，链栈的大小不受限制，可以动态增长，实现起来也相对简单。本题要求创建一个空的链栈，并实现入栈、出栈、返回栈顶元素等基本算法。

首先，需要定义链栈的数据结构。链栈的节点应该包含两个成员变量：数据元素和指向下一个节点的指针。下面是定义链栈节点的代码：

typedef struct Node {
    int data;
    struct Node *next;
} Node;

在定义链栈结构体时，可以直接使用链栈节点作为链栈结构体的成员变量。链栈结构体还需要记录链栈的大小以及指向栈顶节点的指针。下面是定义链栈结构体的代码：

typedef struct Stack {
    Node *top;
    int size;
} Stack;

接下来，实现链栈的入栈、出栈、返回栈顶元素等算法。这里的入栈、出栈、返回栈顶元素操作都是在链表的头部进行的，因为栈的基本特性就是后进先出。具体实现如下：

// 入栈操作
void push(Stack *stack, int value) {
    Node *node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    node->data = value;
    node->next = stack->top;
    stack->top = node;
    stack->size++;
}

// 出栈操作
int pop(Stack *stack) {
    if (stack == NULL || stack->size == 0) {
        return -1;  // 栈为空
    }
    Node *node = stack->top;
    stack->top = node->next;
    int value = node->data;
    free(node);
    stack->size--;
    return value;
}

// 返回栈顶元素
int top(Stack *stack) {
    if (stack == NULL || stack->size == 0) {
        return -1;  // 栈为空
    }
    return stack->top->data;
}

在入栈操作中，先创建一个新的节点，将数据元素赋值给节点的data成员变量，然后将节点的next指针指向原来的栈顶节点，最后将栈顶指针指向新的节点。栈的大小也要加1。

在出栈操作中，先判断栈是否为空，如果为空则返回-1表示栈为空。否则，将栈顶指针指向下一个节点，将要出栈的节点释放，栈的大小减1，并返回出栈的元素值。

在返回栈顶元素操作中，先判断栈是否为空，如果为空则返回-1表示栈为空。否则，返回栈顶节点的data成员变量值。

最后，可以在main函数中测试各种操作：

int main() {
    Stack stack = {NULL, 0};  // 创建空链栈
    push(&stack, 1);
    push(&stack, 2);
    push(&stack, 3);
    printf("%d\n", top(&stack));  // 输出3
    printf("%d\n", pop(&stack));  // 输出3
    printf("%d\n", top(&stack));  // 输出2
    printf("%d\n", pop(&stack));  // 输出2
    printf("%d\n", top(&stack));  // 输出1
    printf("%d\n", pop(&stack));  // 输出1
    printf("%d\n", top(&stack));  // 输出-1，表示栈为空
    printf("%d\n", pop(&stack));  // 输出-1，表示栈为空
    return 0;
}

输出结果如下：

3
3
2
2
1
1
-1
-1

可以看到，链栈的入栈、出栈、返回栈顶元素等基本算法都实现成功。