第 3 章 栈和队列（链栈）

1. 背景说明

链栈是指用单链表实现的栈，其存储结构为链式存储，实现类似于队列的链式实现，不过在插入元素时链栈在头部插入，而

链式队列在尾部插入，本示例中实现为带头结点的链栈，即栈顶元素为栈指针的下一个元素。

2. 示例代码

1) status.h

/* DataStructure 预定义常量和类型头文件 */#ifndef STATUS_H
#define STATUS_H/* 函数结果状态码 */
#define TRUE 					1			/* 返回值为真 */
#define FALSE 					0			/* 返回值为假 */
#define RET_OK 					0			/* 返回值正确 */
#define INFEASIABLE    		   	2			/* 返回值未知 */
#define ERR_MEMORY     		   	3			/* 访问内存错 */
#define ERR_NULL_PTR   			4			/* 空指针错误 */
#define ERR_MEMORY_ALLOCATE		5			/* 内存分配错 */
#define ERR_NULL_STACK			6			/* 栈元素为空 */
#define ERR_PARA				7			/* 函数参数错 */
#define ERR_OPEN_FILE			8			/* 打开文件错 */
#define ERR_NULL_QUEUE			9			/* 队列为空错 */
#define ERR_FULL_QUEUE			10			/* 队列为满错 */
typedef int Status;							/* Status 是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如 RET_OK 等 */
typedef int Bollean;						/* Boolean 是布尔类型,其值是 TRUE 或 FALSE */#endif // !STATUS_H

2) linkStack.h

/* 链栈定义头文件 */#ifndef LINKSTACK_H
#define LINKSTACK_H#include "status.h"typedef int SElemType;typedef struct LNode {SElemType data;struct LNode *next;
} *LinkStack;/* 辅助函数，创建一个新的节点 */
LinkStack MakeNewLNode(SElemType e);/* 操作结果：构造一个空栈 */
Status InitStack(LinkStack *S);/* 初始条件：链栈 S 已存在。操作结果：销毁链栈 S */
Status DestroyStack(LinkStack *S);/* 初始条件：链栈 S 已存在。操作结果：将 S 重置为空表 */
Status ClearStack(LinkStack S);/* 初始条件：链栈 S 已存在。操作结果：若 S 为空表，则返回 TRUE，否则返回 FALSE */
Bollean StackEmpty(LinkStack S);/* 初始条件：链栈 S 已存在。操作结果：返回 S 中数据元素个数 */
int StackLength(LinkStack S);/* S 为带头结点的链栈的头指针。当第 1 个元素存在时, 其值赋给 e 并返回 OK,否则返回 ERROR */
Status GetTop(LinkStack S, SElemType *e);/* 在带头结点的链栈 S 中第 1 个位置之前插入元素 e */
Status Push(LinkStack S, SElemType e);/* 在带头结点的链栈 S 中，删除第 1 个元素,并由 e 返回其值 */
Status Pop(LinkStack S, SElemType *e);/* 初始条件：链栈 S 已存在操作结果:依次对 S 的每个数据元素调用函数 vi()。一旦 vi() 失败,则操作失败 */
Status StackTraverse(LinkStack S, void(*vi)(SElemType));#endif // !LINKSTACK_H

3) linkStack.c

/* 链栈实现源文件 */#include "linkStack.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>/* 辅助函数，创建一个新的节点 */
LinkStack MakeNewLNode(SElemType e)
{LinkStack newLNode = (LinkStack)malloc(sizeof(struct LNode));if (!newLNode) {printf("FuncName: %-15s Line: %-5d ErrorCode: %-3d\n", __func__, __LINE__, ERR_MEMORY_ALLOCATE);return NULL;}newLNode->data = e;newLNode->next = NULL;return newLNode;
}/* 操作结果：构造一个空栈 */
Status InitStack(LinkStack *S)
{*S = (LinkStack)malloc(sizeof(struct LNode));if (!(*S)) {printf("FuncName: %-15s Line: %-5d ErrorCode: %-3d\n", __func__, __LINE__, ERR_MEMORY_ALLOCATE);return ERR_MEMORY_ALLOCATE;}(*S)->next = NULL;return RET_OK;
}/* 初始条件：链栈 S 已存在。操作结果：销毁链栈 S */
Status DestroyStack(LinkStack *S)
{LinkStack p;while (*S) {p = (*S)->next;free(*S);*S = p;}return RET_OK;
}/* 初始条件：链栈 S 已存在。操作结果：将 S 重置为空表 */
Status ClearStack(LinkStack S)
{LinkStack p = S->next, q;while (p) {q = p->next;free(p);p = q;}S->next = NULL;return RET_OK;
}/* 初始条件：链栈 S 已存在。操作结果：若 S 为空表，则返回 TRUE，否则返回 FALSE */
Bollean StackEmpty(LinkStack S)
{return (S->next == NULL) ? TRUE : FALSE;
}/* 初始条件：链栈 S 已存在。操作结果：返回 S 中数据元素个数 */
int StackLength(LinkStack S)
{int length = 0;LinkStack p = S->next;while (p) {++length;p = p->next;}return length;
}/* S 为带头结点的链栈的头指针。当第 1 个元素存在时, 其值赋给 e 并返回 OK,否则返回 ERROR */
Status GetTop(LinkStack S, SElemType *e)
{if (!S) {printf("FuncName: %-15s Line: %-5d ErrorCode: %-3d\n", __func__, __LINE__, ERR_NULL_PTR);return ERR_NULL_PTR;}if (!S->next) {printf("FuncName: %-15s Line: %-5d ErrorCode: %-3d\n", __func__, __LINE__, ERR_NULL_STACK);return ERR_NULL_STACK;}*e = S->next->data;return RET_OK;
}/* 在带头结点的链栈 S 中第 1 个位置之前插入元素 e */
Status Push(LinkStack S, SElemType e)
{if (!S) {printf("FuncName: %-15s Line: %-5d ErrorCode: %-3d\n", __func__, __LINE__, ERR_NULL_PTR);return ERR_NULL_PTR;}LinkStack newNode = MakeNewLNode(e);if (!newNode) {printf("FuncName: %-15s Line: %-5d ErrorCode: %-3d\n", __func__, __LINE__, ERR_NULL_PTR);return ERR_NULL_PTR;}newNode->next = S->next;S->next = newNode;return RET_OK;
}/* 在带头结点的链栈 S 中，删除第 1 个元素,并由 e 返回其值 */
Status Pop(LinkStack S, SElemType *e)
{if (!S) {printf("FuncName: %-15s Line: %-5d ErrorCode: %-3d\n", __func__, __LINE__, ERR_NULL_PTR);return ERR_NULL_PTR;}if (!S->next) {printf("FuncName: %-15s Line: %-5d ErrorCode: %-3d\n", __func__, __LINE__, ERR_NULL_STACK);return ERR_NULL_STACK;}LinkStack p = S->next;S->next = p->next;*e = p->data;free(p);return RET_OK;
}/* 初始条件：链栈 S 已存在操作结果:依次对 S 的每个数据元素调用函数 vi()。一旦 vi() 失败,则操作失败 */
Status StackTraverse(LinkStack S, void(*vi)(SElemType))
{LinkStack p = S->next;while (p) {vi(p->data);p = p->next;}return RET_OK;
}

4) auxiliary.h

/* 辅助函数头文件 */#ifndef AUXILIARY_H
#define AUXILIARY_H#include "linkStack.h"/* 打印栈元素 */
void Print(SElemType e);#endif // !AUXILIARY_H

5) auxiliary.c

/* 辅助函数实现源文件 */#include "auxiliary.h"
#include <stdio.h>/* 打印栈元素 */
void Print(SElemType e)
{printf("%d ", e);
}

6) main.c

/* 入口程序源文件 */#include "auxiliary.h"
#include "linkStack.h"
#include "status.h"int main(void)
{LinkStack S;Status ret = InitStack(&S);if (ret != RET_OK) {printf("FuncName: %-15s Line: %-5d ErrorCode: %-3d\n", __func__, __LINE__, ret);return ret;}for (int i = 0; i < 5; ++i) {Push(S, 2 * (i + 1));}printf("The element of the stack from top to bottom is: ");StackTraverse(S, Print);printf("\n");SElemType e;Pop(S, &e);printf("The element of the top of the stack is %d\n", e);printf("The stack is %s\n", StackEmpty(S) ? "empty" : "not empty");ClearStack(S);printf("After clear the stack, the stack is %s\n", StackEmpty(S) ? "empty" : "not empty");ret = DestroyStack(&S);if (ret == RET_OK) {printf("Destroy stack success!\n");}return ret;
}

3. 输出示例