链栈及基本操作（包含入栈和出栈）详解

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；

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：

//链表中的节点结构
typedef struct lineStack{
int data;
struct lineStack * next;
}lineStack;
//stack为当前的链栈，a表示入栈元素
lineStack* push(lineStack * stack,int a){
//创建存储新元素的节点
lineStack * line=(lineStack*)malloc(sizeof(lineStack));
line->data=a;
//新节点与头节点建立逻辑关系
line->next=stack;
//更新头指针的指向
stack=line;
return stack;
}

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：

//栈顶元素出链栈的实现函数
lineStack * pop(lineStack * stack){
if (stack) {
//声明一个新指针指向栈顶节点
lineStack * p=stack;
//更新头指针
stack=stack->next;
printf("出栈元素：%d ",p->data);
if (stack) {
printf("新栈顶元素：%d\n",stack->data);
}else{
printf("栈已空\n");
}
free(p);
}else{
printf("栈内没有元素");
return stack;
}
return stack;
}

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：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct lineStack{
int data;
struct lineStack * next;
}lineStack;
lineStack* push(lineStack * stack,int a){
lineStack * line=(lineStack*)malloc(sizeof(lineStack));
line->data=a;
line->next=stack;
stack=line;
return stack;
}
lineStack * pop(lineStack * stack){
if (stack) {
lineStack * p=stack;
stack=stack->next;
printf("弹栈元素：%d ",p->data);
if (stack) {
printf("栈顶元素：%d\n",stack->data);
}else{
printf("栈已空\n");
}
free(p);
}else{
printf("栈内没有元素");
return stack;
}
return stack;
}
int main() {
lineStack * stack=NULL;
stack=push(stack, 1);
stack=push(stack, 2);
stack=push(stack, 3);
stack=push(stack, 4);
stack=pop(stack);
stack=pop(stack);
stack=pop(stack);
stack=pop(stack);
stack=pop(stack);
return 0;
}

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