下面我们用链表实现栈：
声明结点的结构体
struct Node{
int num; //具体数据
struct Node * next; //指向下一个结点的指针
};
struct Node head; //普通的结构体变量：头结点
结构体的指针变量：指向链表的尾结点。
struct Node *top = &head; //初始值为head的地址
需要实现几个方法：
0、依次显示所有数据
void show() //遍历，其实栈不需要这个功能
{
struct Node *currentNode; //当前结点的指针
currentNode = head.next; //当前结点的指针指向head结点的下一个结点
while(currentNode != NULL) //遍历
{
printf("%d, ", currentNode->num); //输出结点信息
currentNode = currentNode->next; //跳转到下一个结点
}
printf("\r\n");
}
1、读取栈顶元素，(不出栈)
void peek()
{
if(head.next == NULL)
{
printf("栈为空\r\n");
return;
}
printf("栈顶元素: %d\r\n", top->num);
}
2、入栈：在栈的top插入一个数，时间复杂度为O(1)
void push(int n) //在链表的指定位置插入新节点
{
//向操作系统申请一段内存空间，并强制转化成node的指针
struct Node * node = (struct Node *)(malloc(sizeof(struct Node)));
node->num = n; //为node结点赋值
node->next = NULL; //为node结点赋值
top->next = node; //更换currentNode的next结点。也就是插入操作
top = node;
head.num++;//head结点的num表示这个链表一共有几个结点
}
2.1、在栈的top插入一个数，时间复杂度为O(N)
void push2(int n) //在链表的指定位置插入新节点
{
//向操作系统申请一段内存空间，并强制转化成node的指针
struct Node * node = (struct Node *)(malloc(sizeof(struct Node)));
node->num = n; //为node结点赋值
node->next = NULL; //为node结点赋值
struct Node * currentNode; //当前结点的指针
currentNode = &head; //当前结点的指针指向head结点
struct Node * temp; //临时结点的指针
while(currentNode->next != NULL) //遍历到最后一个节点
{
currentNode = currentNode->next;
}
currentNode->next = node; //更换currentNode的next结点。也就是插入操作
head.num++;//head结点的num表示这个链表一共有几个结点
}
3、出栈：时间复杂度为O(N)
int pop() //删除链表的顶元素 (不是head结点)
{
struct Node * currentNode; //当前结点的指针
currentNode = &head; //当前结点的指针指向head结点
struct Node * temp; //临时结点的指针
//遍历到倒数第二个节点
while(currentNode->next != NULL && currentNode->next->next != NULL)
{
currentNode = currentNode->next;
}
temp = currentNode->next; //temp记录最后一个结点
int num = temp->num; //num记录最后一个结点的数据
currentNode->next = NULL; //不能出现野指针
free(temp);//回收内存
head.num--;//head结点的num表示这个链表一共有几个结点
top = currentNode; //更新top指针
return num; //返回最后一个结点的数据
}
int getSize() //获得链表中的结点个数
{
return head.num;
}
void release() //释放内存
{
struct Node * temp; //结点的临时指针
while(head.next != NULL) //当head结点的next不为NULL时循环
{
temp = head.next; //用temp记录head结点的子节点
head.next = head.next->next; //删除head结点的子节点
free(temp); //回收内存
}
}
总的代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//声明结点的结构体
struct Node{
int num; //具体数据
struct Node * next; //指向下一个结点的指针
};
struct Node head; //普通的结构体变量：头结点
//结构体的指针变量：指向链表的尾结点。
struct Node *top = &head; //初始值为head的地址
//0、依次显示所有数据
void show() //遍历，其实栈不需要这个功能
{
struct Node *currentNode; //当前结点的指针
currentNode = head.next; //当前结点的指针指向head结点的下一个结点
while(currentNode != NULL) //遍历
{
printf("%d, ", currentNode->num); //输出结点信息
currentNode = currentNode->next; //跳转到下一个结点
}
printf("\r\n");
}
//1、读取栈顶元素，(不出栈)
void peek()
{
if(head.next == NULL)
{
printf("栈为空\r\n");
return;
}
printf("栈顶元素: %d\r\n", top->num);
}
//2、入栈：在栈的top插入一个数，时间复杂度为O(1)
void push(int n) //在链表的指定位置插入新节点
{
//向操作系统申请一段内存空间，并强制转化成node的指针
struct Node * node = (struct Node *)(malloc(sizeof(struct Node)));
node->num = n; //为node结点赋值
node->next = NULL; //为node结点赋值
top->next = node; //更换currentNode的next结点。也就是插入操作
top = node;
head.num++;//head结点的num表示这个链表一共有几个结点
}
//2.1、在栈的top插入一个数，时间复杂度为O(N)
void push2(int n) //在链表的指定位置插入新节点
{
//向操作系统申请一段内存空间，并强制转化成node的指针
struct Node * node = (struct Node *)(malloc(sizeof(struct Node)));
node->num = n; //为node结点赋值
node->next = NULL; //为node结点赋值
struct Node * currentNode; //当前结点的指针
currentNode = &head; //当前结点的指针指向head结点
struct Node * temp; //临时结点的指针
while(currentNode->next != NULL) //遍历到最后一个节点
{
currentNode = currentNode->next;
}
currentNode->next = node; //更换currentNode的next结点。也就是插入操作
head.num++;//head结点的num表示这个链表一共有几个结点
}
//3、出栈：时间复杂度为O(N)
int pop() //删除链表的顶元素 (不是head结点)
{
struct Node * currentNode; //当前结点的指针
currentNode = &head; //当前结点的指针指向head结点
struct Node * temp; //临时结点的指针
//遍历到倒数第二个节点
while(currentNode->next != NULL && currentNode->next->next != NULL)
{
currentNode = currentNode->next;
}
temp = currentNode->next; //temp记录最后一个结点
int num = temp->num; //num记录最后一个结点的数据
currentNode->next = NULL; //不能出现野指针
free(temp);//回收内存
head.num--;//head结点的num表示这个链表一共有几个结点
top = currentNode; //更新top指针
return num; //返回最后一个结点的数据
}
int getSize() //获得链表中的结点个数
{
return head.num;
}
void release() //释放内存
{
struct Node * temp; //结点的临时指针
while(head.next != NULL) //当head结点的next不为NULL时循环
{
temp = head.next; //用temp记录head结点的子节点
head.next = head.next->next; //删除head结点的子节点
free(temp); //回收内存
}
}
int main()
{
printf("入栈1~5\r\n");
for(int i = 1; i <= 5; i++)
{
push(i); //入栈
}
printf("显示所有数据：");
show(); //依次显示所有数据
printf("出栈: %d\r\n", pop());
printf("出栈: %d\r\n", pop());
peek(); //查看当前栈顶元素
push(6); //入栈
printf("入栈6, 显示所有数据：");
show();
printf("一共有几个元素: %d\r\n", getSize());
printf("显示所有数据: ");
show(); //依次显示所有数据
release(); //释放内存
return 0;
}
运行结果：
如果一次性入栈15个元素，结果会是怎么样？跟预料的一样，没有任何问题。不出现满栈的情况。
出栈时，我们需要从head开始遍历，找到倒数第二个结点，然后才能删除最后一个结点。这样做的时间复杂度为O(N)。如果我们能把栈做成双向链表，可以根据最后一个结点直接得到倒数第二个结点，出栈的时间复杂度可以降低为O(1)。这个双向链表就请读者自己实现吧。
下面我们总结一下用数组和链表实现的栈的性能和问题：
4 本章总结
数组和链表是两种最基本的数据结构，所有的算法都需要在一定的数据结构上才能实现。队列和栈就是两个例子。队列和栈的对比如下：
本章实现的链表、队列和栈都是最基本的形式，有更多高级形式希望读者能自己实现。另外，在扩展篇中，我们还将学习“优先级队列”，这种数据结构的入列方式跟普通队列一样，但是它是按照优先级高低出列的。
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