浅谈数据结构之链栈(四)

　　栈的链式存储结构，我们一般简称为“链栈”。由于单链表有头指针，而栈顶指针也是必须要有的，所以我们通常把栈顶放在单链表的头部，有了栈顶在头部，单链表中比较常用的头结点就失去了意义。通常对于链栈来说，是不需要头结点的，也基本不存在栈满的情况，除非内存已经没有使用的空间了。但对于空栈来说，链表原定义是头指针指向“空”，那么链栈的“空”其实就是“top=NULL”的时候。

　　链栈的进栈push和出栈pop操作都很简单，没有任何循环操作，时间复杂度均为O(1)；顺序栈的时间复杂度和链栈是一样的，也为O(1)。对于空间性能，顺序栈需要事先确定一个固定的长度，可能存在内存空间浪费的问题，它的优势在于存取定位时很方便；而链栈要求每个元素都有指针域，这也增加了一些内存开销，但对于栈的长度无限制；所以如果栈的使用过程中元素变化不可预料，有时很小，有时非常大，那么最好用链栈；反之，如果元素变化在可控范围内，建议使用顺序栈会更好一些。对于链栈的操作，绝大部分与单链表类似，只是在插入与删除上特殊一些罢了，下面我们来看看链栈的操作，具体操作源代码如下所示：

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

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 100    /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status; 
typedef int SElemType; /* SElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

/* 链栈结构 */
typedef struct StackNode
{
    SElemType data;
    struct StackNode *next;
}StackNode,*LinkStackPtr;

typedef struct
{
    LinkStackPtr top;
    int count;
}LinkStack;

Status visit(SElemType c)
{
    printf("%d ",c);
    return OK;
}

/* 构造一个空栈S */
Status InitStack(LinkStack *S)
{ 
    S->top = (LinkStackPtr)malloc(sizeof(StackNode));
    if(!S->top)
        return ERROR;
    S->top=NULL;
    S->count=0;
    
    return OK;
}

/* 把S置为空栈 */
Status ClearStack(LinkStack *S)
{ 
    LinkStackPtr p,q;
    p=S->top;
    while(p)
    {  
        q=p;
        p=p->next;
        free(q);
    } 
    S->count=0;
    
    return OK;
}

/* 若栈S为空栈，则返回TRUE，否则返回FALSE */
Status StackEmpty(LinkStack S)
{ 
    if(S.count==0)
        return TRUE;
    else
        return FALSE;
}

/* 返回S的元素个数，即栈的长度 */
int StackLength(LinkStack S)
{ 
    return S.count;
}

/* 插入元素e为新的栈顶元素 */
Status Push(LinkStack *S,SElemType e)
{
    LinkStackPtr s=(LinkStackPtr)malloc(sizeof(StackNode)); 
    s->data=e; 
    s->next=S->top;      /* 把当前的栈顶元素赋值给新结点的直接后继 */
    S->top=s;            /* 将新的结点s赋值给栈顶指针 */
    S->count++;
    
    return OK;
}

/* 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回OK；否则返回ERROR */
Status Pop(LinkStack *S,SElemType *e)
{ 
    LinkStackPtr p;
    if(StackEmpty(*S))
        return ERROR;
    *e=S->top->data;
    p=S->top;               /* 将栈顶结点赋值给p */
    S->top=S->top->next;    /* 使得栈顶指针下移一位，指向后一结点 */
        free(p);            /* 释放结点p */        
    S->count--;
    
    return OK;
}

/* 从栈顶到栈底依次对栈中每个元素输出 */
Status StackTraverse(LinkStack S)
{
    LinkStackPtr p;
    p=S.top;
    while(p)
    {
        visit(p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("
");
    
    return OK;
}

int main()
{
    int j,e;
    LinkStack s;
        
    if(InitStack(&s)==OK)
        for(j=1;j<=10;j++)
            Push(&s,j);
    printf("1.栈中元素依次为：");
    StackTraverse(s);
    
    Pop(&s,&e);
    printf("2.弹出的栈顶元素 e=%d
",e);
    printf("3.弹出栈顶元素 e=%d 后，栈的长度为 %d
",e,StackLength(s));
    
    Pop(&s,&e);
    printf("4.弹出的下一个栈顶元素 e=%d
",e);
    printf("5.栈中元素依次为：");
    StackTraverse(s);
    
    Push(&s,16);
    printf("6.插入新栈顶元素 e=%d 后，栈的长度为 %d
",16,StackLength(s));
    printf("7.栈中元素依次为：");
    StackTraverse(s);
    
    ClearStack(&s);
    printf("8.清空栈后，栈的长度为 %d
",StackLength(s));
    
    return 0;
}