栈的链式存储结构的算法

时间: 2023-05-28 15:05:55 浏览: 81

栈的链式存储结构C实现

栈是一种特殊的线性数据结构，它遵循“后进先出”（Last In First Out, LIFO）的原则。在计算机科学中，栈常用于各种算法和数据处理，如递归、表达式求值、函数调用等。链式存储结构是栈的一种实现方式，相比数组实现，它具有更大的灵活性，特别是在动态调整容量时。本篇将详细介绍如何使用C语言通过单链表来实现栈的功能。我们需要定义一个链表节点结构体，它包含一个数据域和一个指向下一个节点的指针： ```c typedef struct Node { int data; // 存储数据 struct Node* next; // 指向下一个节点的指针 } Node; ``` 接着，我们定义栈的结构体，包含一个头节点和一个记录栈的大小的变量： ```c typedef struct Stack { Node* top; // 栈顶指针 int size; // 栈的大小 } Stack; ``` 以下是栈的各个操作的实现： 1. 创建栈：初始化一个空栈，将栈顶指针设为NULL，大小设为0。 ```c Stack* createStack() { Stack* stack = (Stack*)malloc(sizeof(Stack)); stack->top = NULL; stack->size = 0; return stack; } ``` 2. 销毁栈：释放栈中所有节点以及栈本身。 ```c void destroyStack(Stack* stack) { Node* temp; while (stack->top) { temp = stack->top; stack->top = stack->top->next; free(temp); } free(stack); } ``` 3. 清空栈：将栈顶指针设为NULL，大小设为0。 ```c void clearStack(Stack* stack) { stack->top = NULL; stack->size = 0; } ``` 4. 进栈：在栈顶插入一个新节点。 ```c void push(Stack* stack, int item) { Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node)); newNode->data = item; newNode->next = stack->top; stack->top = newNode; stack->size++; } ``` 5. 出栈：删除栈顶节点并返回其数据。 ```c int pop(Stack* stack) { if (isEmptyStack(stack)) { printf("栈为空，无法出栈！\n"); return -1; } int item = stack->top->data; Node* temp = stack->top; stack->top = stack->top->next; free(temp); stack->size--; return item; } ``` 6. 获取栈顶元素：不删除栈顶节点，仅返回其数据。 ```c int getTop(Stack* stack) { if (isEmptyStack(stack)) { printf("栈为空，无法获取栈顶元素！\n"); return -1; } return stack->top->data; } ``` 7. 获取栈的大小：直接返回栈的大小变量。 ```c int getStackSize(Stack* stack) { return stack->size; } ``` 在实际编程中，我们还需要编写一个辅助函数`isEmptyStack`来检查栈是否为空，以便在出栈和获取栈顶元素时进行错误检查。以上就是使用C语言通过单链表实现栈的基本操作。这样的实现允许栈动态地扩展和收缩，适应不同的数据需求，同时保持了栈的高效特性。在实际应用中，可以结合这些基本操作构建更复杂的算法和程序。例如，使用栈来解析括号匹配、解决递归问题或进行深度优先搜索等。

1. 初始化栈：创建一个链表的头结点，将链表的头指针指向头结点。 2. 判断栈是否为空：判断链表的头指针是否指向头结点，如果是则说明栈为空。 3. 入栈操作：新建一个结点，将数据存入结点中，将结点插入链表的头部。 4. 出栈操作：将链表的头结点的下一个结点取出来，将其数据返回，删除该结点。 5. 取栈顶元素：返回链表的头结点的下一个结点的数据。 6. 清空栈：将整个链表清空，即将头结点的下一个结点设为NULL。 7. 销毁栈：释放链表的头结点和所有结点的内存空间，将头指针指向NULL。

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