在 cpp 中使用链表实现堆栈

本文将介绍如何使用链表来实现堆栈（stack）数据结构，其中使用了 C++ 语言。

什么是堆栈

堆栈是一种常用的数据结构，它的特点是“后入先出”（Last In First Out，LIFO）。什么意思呢？比如我们平常拿到的一摞书，我们把书一本一本放在最上面，然后我们要借第一本书，我们必须把上面所有的书拿起来，才能把第一本书拿出来。换句话说，最后放进去的书，要先拿出来。

堆栈的应用有很多，比如函数调用、表达式求值、迷宫游戏等等。

关于链表

首先，我们需要了解一下链表。链表是一种线性数据结构，它由若干个节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。

链表可以分为单链表、双向链表和循环链表，本文主要讲解单链表。

对于链表的增删查改等操作，可以参考这篇文章：链表基本操作

用链表实现堆栈

接下来，我们将利用链表来实现堆栈。

首先，我们定义节点 Node：

struct Node {
    int data; // 数据
    Node* next; // 指向下一个节点的指针
};

然后，我们定义堆栈 Stack：

class Stack {
private:
    Node* top; // 栈顶指针
public:
    Stack(); // 构造函数
    ~Stack(); // 析构函数
    bool isEmpty(); // 判断栈是否为空
    void push(int data); // 入栈
    int pop(); // 出栈
    int getTop(); // 获取栈顶元素
};

堆栈的构造函数、析构函数和判断栈是否为空的函数与普通的链表实现一样，不再赘述。我们重点讲解入栈、出栈和获取栈顶元素的函数。

入栈

我们在链表的头部插入新的节点，这样最后插入的节点就成了栈顶。

void Stack::push(int data) {
    Node* newNode = new Node;
    newNode->data = data;
    newNode->next = top;
    top = newNode;
}

出栈

我们将链表头部的节点删除，这样链表的第二个节点就成了栈顶。

int Stack::pop() {
    if (isEmpty()) {
        return -1; // 如果栈为空，则返回 -1
    }
    Node* tempNode = top;
    int data = tempNode->data;
    top = top->next;
    delete tempNode;
    return data;
}

获取栈顶元素

我们返回链表头部的节点的值，也就是堆栈顶部的元素。

int Stack::getTop() {
    if (isEmpty()) {
        return -1; // 如果栈为空，则返回 -1
    }
    return top->data;
}

完整代码

struct Node {
    int data; // 数据
    Node* next; // 指向下一个节点的指针
};

class Stack {
private:
    Node* top; // 栈顶指针
public:
    Stack(); // 构造函数
    ~Stack(); // 析构函数
    bool isEmpty(); // 判断栈是否为空
    void push(int data); // 入栈
    int pop(); // 出栈
    int getTop(); // 获取栈顶元素
};

Stack::Stack() {
    top = nullptr;
}

Stack::~Stack() {
    while (!isEmpty()) {
        pop();
    }
}

bool Stack::isEmpty() {
    return top == nullptr;
}

void Stack::push(int data) {
    Node* newNode = new Node;
    newNode->data = data;
    newNode->next = top;
    top = newNode;
}

int Stack::pop() {
    if (isEmpty()) {
        return -1; // 如果栈为空，则返回 -1
    }
    Node* tempNode = top;
    int data = tempNode->data;
    top = top->next;
    delete tempNode;
    return data;
}

int Stack::getTop() {
    if (isEmpty()) {
        return -1; // 如果栈为空，则返回 -1
    }
    return top->data;
}

总结

本文介绍了如何使用链表来实现堆栈数据结构，其中包括链表的定义和堆栈的入栈、出栈和获取栈顶元素的实现。希望能够对大家有所帮助。