链栈的基本操作

链栈，即用链表实现栈存储结构。

链栈的实现思路同顺序栈类似，顺序栈是将数顺序表（数组）的一端作为栈底，另一端为栈顶；链栈也如此，通常我们将链表的头部作为栈顶，尾部作为栈底，如图 1 所示：

图 1 链栈示意图

将链表头部作为栈顶的一端，可以避免在实现数据 "入栈" 和 "出栈" 操作时做大量遍历链表的耗时操作。

链表的头部作为栈顶，意味着：

• 在实现数据"入栈"操作时，需要将数据从链表的头部插入；
• 在实现数据"出栈"操作时，需要删除链表头部的首元节点；

因此，链栈实际上就是一个只能采用头插法插入或删除数据的链表。

链栈元素入栈

例如，将元素 1、2、3、4 依次入栈，等价于将各元素采用头插法依次添加到链表中，每个数据元素的添加过程如图 2 所示：

图 2 链栈元素依次入栈过程示意图

C语言实现代码为：

1. //链表中的节点结构
2. typedef struct lineStack{
3. int data;
4. struct lineStack * next;
5. }lineStack;
6. //stack为当前的链栈，a表示入栈元素
7. lineStack* push(lineStack * stack,int a){
8. //创建存储新元素的节点
9. lineStack * line=(lineStack*)malloc(sizeof(lineStack));
10. line->data=a;
11. //新节点与头节点建立逻辑关系
12. line->next=stack;
13. //更新头指针的指向
14. stack=line;
15. return stack;
16. }

链栈元素出栈

例如，图 2e) 所示的链栈中，若要将元素 3 出栈，根据"先进后出"的原则，要先将元素 4 出栈，也就是从链表中摘除，然后元素 3 才能出栈，整个操作过程如图 3 所示：

图 3 链栈元素出栈示意图

因此，实现栈顶元素出链栈的 C 语言实现代码为：

1. //栈顶元素出链栈的实现函数
2. lineStack * pop(lineStack * stack){
3. if (stack) {
4. //声明一个新指针指向栈顶节点
5. lineStack * p=stack;
6. //更新头指针
7. stack=stack->next;
8. printf("出栈元素：%d ",p->data);
9. if (stack) {
10. printf("新栈顶元素：%d ",stack->data);
11. }else{
12. printf("栈已空 ");
13. }
14. free(p);
15. }else{
16. printf("栈内没有元素");
17. return stack;
18. }
19. return stack;
20. }

代码中通过使用 if 判断语句，避免了用户执行"栈已空却还要数据出栈"错误操作。

总结

本节，通过采用头插法操作数据的单链表实现了链栈结构，这里给出链栈及基本操作的C语言完整代码：

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. typedef struct lineStack{
4. int data;
5. struct lineStack * next;
6. }lineStack;
7. lineStack* push(lineStack * stack,int a){
8. lineStack * line=(lineStack*)malloc(sizeof(lineStack));
9. line->data=a;
10. line->next=stack;
11. stack=line;
12. return stack;
13. }
14. lineStack * pop(lineStack * stack){
15. if (stack) {
16. lineStack * p=stack;
17. stack=stack->next;
18. printf("弹栈元素：%d ",p->data);
19. if (stack) {
20. printf("栈顶元素：%d ",stack->data);
21. }else{
22. printf("栈已空 ");
23. }
24. free(p);
25. }else{
26. printf("栈内没有元素");
27. return stack;
28. }
29. return stack;
30. }
31. int main() {
32. lineStack * stack=NULL;
33. stack=push(stack, 1);
34. stack=push(stack, 2);
35. stack=push(stack, 3);
36. stack=push(stack, 4);
37. stack=pop(stack);
38. stack=pop(stack);
39. stack=pop(stack);
40. stack=pop(stack);
41. stack=pop(stack);
42. return 0;
43. }

程序运行结果为：

弹栈元素：4 栈顶元素：3
弹栈元素：3 栈顶元素：2
弹栈元素：2 栈顶元素：1
弹栈元素：1 栈已空
栈内没有元素