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📜  数据结构-堆栈的链表实现

📅  最后修改于: 2020-10-15 00:55:58             🧑  作者: Mango

堆栈的链表实现

除了使用数组，我们还可以使用链接列表来实现堆栈。链表动态分配内存。但是，对于所有操作(即推，弹出和窥视)，两种情况下的时间复杂度都是相同的。

在堆栈的链表实现中，节点不连续地保存在内存中。每个节点在堆栈中都包含一个指向其直接后继节点的指针。如果内存堆中剩余的空间不足以创建节点，则称堆栈溢出。

堆栈中最顶层的节点在其地址字段中始终包含null。让我们讨论在堆栈的链表实现中执行每个操作的方式。

将节点添加到堆栈(推送操作)

将节点添加到堆栈称为推入操作。在链表实现中将元素推送到堆栈与数组实现不同。为了将元素推入堆栈，需要执行以下步骤。

    • 首先创建一个节点并为其分配内存。
    • 如果列表为空，则将该项目作为列表的起始节点进行推送。这包括将值分配给节点的数据部分，并将null分配给节点的地址部分。
    • 如果列表中已经有一些节点，那么我们必须在列表的开头添加新元素(以免违反堆栈的属性)。为此，请将起始元素的地址分配给新节点的地址字段，并使新节点成为列表的起始节点。

时间复杂度：o(1)

DS链表实现堆栈

C实现：

void push ()  
{  
    int val;  
    struct node *ptr =(struct node*)malloc(sizeof(struct node));   
    if(ptr == NULL)  
    {  
        printf("not able to push the element");   
    }  
    else   
    {  
        printf("Enter the value");  
        scanf("%d",&val);  
        if(head==NULL)  
        {         
            ptr->val = val;  
            ptr -> next = NULL;  
            head=ptr;  
        }   
        else   
        {  
            ptr->val = val;  
            ptr->next = head;  
            head=ptr;  
               
        }  
        printf("Item pushed");  
          
    }  
}

从堆栈中删除节点(POP操作)

从堆栈顶部删除节点称为弹出操作。从堆栈的链表实现中删除节点与数组实现中的节点不同。为了从堆栈中弹出一个元素，我们需要遵循以下步骤：

      1. 检查下溢情况：当我们尝试从已经空的堆栈中弹出时，发生下溢情况。如果列表的头指针指向空，则堆栈为空。
      2. 相应地调整头指针：在堆栈中，仅从一端弹出元素，因此，必须删除头指针中存储的值，并且必须释放节点。头节点的下一个节点现在成为头节点。

时间复杂度：o(n)

C实现

void pop()  
{  
    int item;  
    struct node *ptr;  
    if (head == NULL)  
    {  
        printf("Underflow");  
    }  
    else  
    {  
        item = head->val;  
        ptr = head;  
        head = head->next;  
        free(ptr);  
        printf("Item popped");  
          
    }  
}

显示节点(遍历)

显示堆栈的所有节点需要遍历以堆栈形式组织的链表的所有节点。为此，我们需要遵循以下步骤。

      1. 将头指针复制到一个临时指针。
      2. 在列表的所有节点之间移动临时指针，并print附加到每个节点的value字段。

时间复杂度：o(n)

C实施

void display()  
{  
    int i;  
    struct node *ptr;  
    ptr=head;  
    if(ptr == NULL)  
    {  
        printf("Stack is empty\n");  
    }  
    else  
    {  
        printf("Printing Stack elements \n");  
        while(ptr!=NULL)  
        {  
            printf("%d\n",ptr->val);  
            ptr = ptr->next;  
        }  
    }  
}

C中的菜单驱动程序使用链表实现所有堆栈操作：

#include   
#include   
void push();  
void pop();  
void display();  
struct node   
{  
int val;  
struct node *next;  
};  
struct node *head;  
  
void main ()  
{  
    int choice=0;     
    printf("\n*********Stack operations using linked list*********\n");  
    printf("\n----------------------------------------------\n");  
    while(choice != 4)  
    {  
        printf("\n\nChose one from the below options...\n");  
        printf("\n1.Push\n2.Pop\n3.Show\n4.Exit");  
        printf("\n Enter your choice \n");        
        scanf("%d",&choice);  
        switch(choice)  
        {  
            case 1:  
            {   
                push();  
                break;  
            }  
            case 2:  
            {  
                pop();  
                break;  
            }  
            case 3:  
            {  
                display();  
                break;  
            }  
            case 4:   
            {  
                printf("Exiting....");  
                break;   
            }  
            default:  
            {  
                printf("Please Enter valid choice ");  
            }   
    };  
}  
}  
void push ()  
{  
    int val;  
    struct node *ptr = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));   
    if(ptr == NULL)  
    {  
        printf("not able to push the element");   
    }  
    else   
    {  
        printf("Enter the value");  
        scanf("%d",&val);  
        if(head==NULL)  
        {         
            ptr->val = val;  
            ptr -> next = NULL;  
            head=ptr;  
        }   
        else   
        {  
            ptr->val = val;  
            ptr->next = head;  
            head=ptr;  
               
        }  
        printf("Item pushed");  
          
    }  
}  
  
void pop()  
{  
    int item;  
    struct node *ptr;  
    if (head == NULL)  
    {  
        printf("Underflow");  
    }  
    else  
    {  
        item = head->val;  
        ptr = head;  
        head = head->next;  
        free(ptr);  
        printf("Item popped");  
          
    }  
}  
void display()  
{  
    int i;  
    struct node *ptr;  
    ptr=head;  
    if(ptr == NULL)  
    {  
        printf("Stack is empty\n");  
    }  
    else  
    {  
        printf("Printing Stack elements \n");  
        while(ptr!=NULL)  
        {  
            printf("%d\n",ptr->val);  
            ptr = ptr->next;  
        }  
    }  
}