数据结构与算法基础-学习-11-线性表之链栈的初始化、判断非空、压栈、获取栈长度、弹栈、获取栈顶元素

一、个人理解

链栈相较于顺序栈不存在上溢（数据满）的情况，除非内存不足，但存储密度会低于顺序栈，因为会多存一个指针域，其他逻辑和顺序表一致。总结如下：

1. 头指针指向栈顶。

2. 链栈没有头节点直接就是首元节点。

3. 基本不会出现上溢的情况。

4. 头指针为空，表示链栈为空，没有元素。

5. 插入删除操作都是在栈顶（首元节点）操作。

二、链栈图解

三、结构体定义

1、ElemType

（1）说明

数据域，存放自定义数据。

（2）源码

typedef struct ElemType
{char StudentNum[StudentNumLen];char StudentName[StudentNameLen];int  StudentScore;
}ElemType;

2、Stack

（1）说明

链栈的数据域和指针域。

（2）源码

typedef struct Stack
{ElemType      Data;struct Stack* NextPointer;
}Stack;

3、LinkStack

（1）说明

多加了一个StackLen是为了提升计算链栈长度的效率，因为链栈不能像顺序栈一样用栈顶指针减去栈底指针得到栈长度，而是需要遍历整个链栈得到栈长度，时间复杂度为O(n)，所以多加了一个参数StackLen，使得时间复杂度变为O(1)。

（2）源码

typedef struct LinkStack
{Stack*       StackTop;StackLenType StackLen;
}LinkStack;

四、函数定义

1、InitLinkStack

（1）用途

初始化链栈，头节点置为NULL，表示栈为空，后续入栈时，再申请空间。

（2）源码

Status InitLinkStack(LinkStack* LS)
{JudgeAllNullPointer(LS);LS->StackTop = NULL;LS->StackLen = 0;Log("Init LinkStack  : OK\n",Info);return SuccessFlag;
}

（3）参数

参数名	说明
LS	需要初始化的LinkStack*类型链栈。

2、JudgeLinkStackIsEmpty

（1）用途

判断链栈是否为空，如果头指针为空，则链栈为空，反之非空。

（2）源码

Status JudgeLinkStackIsEmpty(LinkStack* LS)
{JudgeAllNullPointer(LS);if(LS->StackTop == NULL){Log("Judge LinkStack: Empty\n",Debug);return SuccessFlag;}Log("Judge LinkStack: Not Empty\n",Debug);return FailFlag;
}

（3）参数

参数名	说明
LS	需要判断是否为空的LinkStack*类型链栈。

3、GetLinkStackLen

（1）用途

获取链栈的长度。

（2）源码

StackLenType GetLinkStackLen(LinkStack* LS)
{JudgeAllNullPointer(LS);return LS->StackLen;
}

（3）参数

参数名	说明
LS	需要获取长度的LinkStack*类型链栈。

4、PushLinkStack

（1）用途

压栈，将数据放入链栈中。

（2）源码

Status PushLinkStack(LinkStack* LS, ElemType E)
{JudgeAllNullPointer(LS);Stack* NewStack       = (Stack*)MyMalloc(sizeof(Stack));NewStack->Data        = E;NewStack->NextPointer = LS->StackTop;LS->StackTop          = NewStack;LS->StackLen++;Log("Push LinkStack  : OK\n",Info);return SuccessFlag;
}

（3）参数

参数名	说明
LS	需要压栈的LinkStack*类型链栈。
E	需要压栈的ElemType类型数据。

5、GetLinkStackTop

（1）用途

获取栈顶元素数据域，返回一个ElemType类型数据。

（2）源码

ElemType GetLinkStackTop(LinkStack* LS)
{JudgeAllNullPointer(LS);return LS->StackTop->Data;
}

（3）参数

参数名	说明
LS	需要获取栈顶元素数据域的LinkStack*类型链栈。

6、PopLinkStack

（1）用途

弹栈，将栈顶的数据删除。

（2）源码

Status PopLinkStack(LinkStack* LS, ElemType* E)
{JudgeAllNullPointer(LS);JudgeAllNullPointer(E);if(JudgeLinkStackIsEmpty(LS) == SuccessFlag){Log("LinkStack is Empty, Data cannot be poped\n",Warning);return FailFlag;}LS->StackLen--;*E = LS->StackTop->Data;Stack* Tmp = LS->StackTop;LS->StackTop = LS->StackTop->NextPointer;free(Tmp);Tmp = NULL;Log("Pop LinkStack   : OK\n",Info);return SuccessFlag;
}

（3）参数

参数名	说明
LS	需要弹栈的LinkStack*类型链栈。
E	需要弹栈的ElemType*类型数据，是一个输出参数。

五、虚机测试

[gbase@czg2 LinearTable_LinkStack]$ make
gcc -Wall -O3 ../Log/Log.c LinkStack.c main.c -o TestLinkStack -I ../Log/[gbase@czg2 LinearTable_LinkStack]$ ./TestLinkStack 
2023-2--Info--Init LinkStack  : OK
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Empty
2023-2--Info--Push LinkStack  : OK
2023-2--Info--Push LinkStack  : OK
2023-2--Info--Push LinkStack  : OK
2023-2--Info--Push LinkStack  : OK
2023-2--Info--Push LinkStack  : OK
2023-2--Info--Push LinkStack  : OK
2023-2--Info--Push LinkStack  : OK
2023-2--Info--Push LinkStack  : OK
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Not Empty
2023-2--Debug--ElemType Data  :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 107
2023-2--Debug--LinkStack Data :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 107
+++++++++++++++
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 106
+++++++++++++++
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 105
+++++++++++++++
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 104
+++++++++++++++
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 103
+++++++++++++++
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 102
+++++++++++++++
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 101
+++++++++++++++
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 100
+++++++++++++++
LinkStackLen   : 8
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Not Empty
2023-2--Info--Pop LinkStack   : OK
2023-2--Debug--ElemType Data  :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 107
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Not Empty
2023-2--Info--Pop LinkStack   : OK
2023-2--Debug--ElemType Data  :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 106
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Not Empty
2023-2--Info--Pop LinkStack   : OK
2023-2--Debug--ElemType Data  :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 105
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Not Empty
2023-2--Info--Pop LinkStack   : OK
2023-2--Debug--ElemType Data  :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 104
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Not Empty
2023-2--Info--Pop LinkStack   : OK
2023-2--Debug--ElemType Data  :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 103
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Not Empty
2023-2--Info--Pop LinkStack   : OK
2023-2--Debug--ElemType Data  :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 102
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Not Empty
2023-2--Info--Pop LinkStack   : OK
2023-2--Debug--ElemType Data  :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 101
2023-2--Debug--Judge LinkStack: Not Empty
2023-2--Info--Pop LinkStack   : OK
2023-2--Debug--ElemType Data  :
StudentNum     : X666
StudentName    : Sun
StudentScore   : 100
2023-2--Debug--LinkStack Data :
LinkStackLen   : 0