4.现决定用链表实现栈。请先设计一个栈,再针对C++对其进行调整。
时间: 2023-11-22 20:55:19 浏览: 37
栈是一种线性数据结构,具有后进先出(LIFO)的特点。它只能在表的一端进行操作,这一端被称为栈顶。栈的基本操作包括入栈和出栈。
在链表上实现栈,需要设计一个链式栈的数据结构。链式栈的节点需要记录当前节点的值和下一个节点的指针。
下面是一个链式栈的设计:
```C++
template<typename T>
class Stack {
private:
struct Node {
T data;
Node* next;
Node(T d, Node* n = nullptr) : data(d), next(n) {}
};
Node* top_;
public:
Stack() : top_(nullptr) {}
~Stack() {
while (top_) {
Node* temp = top_;
top_ = top_->next;
delete temp;
}
}
bool empty() const {
return top_ == nullptr;
}
void push(const T& value) {
top_ = new Node(value, top_);
}
void pop() {
if (empty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty.");
}
Node* temp = top_;
top_ = top_->next;
delete temp;
}
T& top() {
if (empty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty.");
}
return top_->data;
}
const T& top() const {
if (empty()) {
throw std::out_of_range("Stack is empty.");
}
return top_->data;
}
};
```
在这个设计中,我们使用了一个结构体 `Node` 来表示链表的一个节点。每个节点包含两个成员变量:`data` 表示该节点的值,`next` 表示该节点的后继节点。
我们使用一个指针 `top_` 来表示栈顶节点。`top_` 初始值为 `nullptr`,表示栈为空。
栈的基本操作包括:
- `empty()`:判断栈是否为空。
- `push(value)`:将元素 `value` 入栈。
- `pop()`:将栈顶元素出栈。
- `top()`:获取栈顶元素。如果栈为空,则抛出 `std::out_of_range` 异常。
这个链式栈的实现基于模板类实现,可以支持任意类型的数据。同时,它还实现了自动内存管理,避免了手动调用 `new` 和 `delete` 导致的内存泄漏问题。
需要注意的是,这个链式栈的实现是基于C++11及以上版本的,因为它使用了 `nullptr` 和 `std::out_of_range`。如果你的环境不支持这些特性,可以将它们替换为 `NULL` 和 `std::runtime_error`。