C++ 链式栈（使用模板类）

一、实现程序：

1.Stack.h

#ifndef Stack_h
#define Stack_h

template 
class Stack {
public:
    Stack(){}; // 构造函数
    void Push(const T x); // 新元素进栈
    bool Pop(); // 栈顶元素出栈
    virtual bool getTop(T &x) const = 0; // 读取栈顶元素，由x返回
    virtual bool isEmpty() const = 0; // 判断栈空否
    // virtual bool isFull() const = 0; // 判断栈满否,因为链式栈不存在不满的情况
    virtual int getSize() const = 0; // 计算栈中元素个数
};


#endif /* Stack_h */

2.LinkedStack.h

#ifndef LinkedStack_h
#define LinkedStack_h
#include 
#include "Stack.h"
using namespace std;

template 
struct LinkNode {
    T data;
    LinkNode *link;
};

//类的前置声明
template 
class LinkedStack;

//友元函数的声明
template 
ostream& operator<<(ostream& out, LinkedStack& s);


template 
class LinkedStack: public Stack {
public:
    LinkedStack(); // 构造函数
    ~LinkedStack();// 析构函数
    void Push(const T x); // 进栈
    bool Pop(); // 出栈
    bool getTop(T &x) const; // 读取栈顶元素
    bool isEmpty()const; // 判断栈是否为空
    int getSize()const; // 求栈的元素个数
    void makeEmpty(); // 清空栈的内容
    friend ostream& operator << (ostream& out, LinkedStack& s); // 重载输出函数
private:
    LinkNode *top; // 栈顶指针，即链头指针
};

template 
LinkedStack::LinkedStack() {
    // 构造函数，置空栈
    top = new LinkNode(); // 引入头指针：不存放数据
    top->link = NULL;
}

template 
LinkedStack::~LinkedStack() {
    // 析构函数,释放内存空间
    makeEmpty();
}

template 
void LinkedStack::Push(const T x) {
    // 进栈：将元素值x插入到链式栈的栈顶，即链头
    LinkNode *newNode = new LinkNode(); // 创建包含x的新结点
    if(newNode == NULL) {
        cerr << "内存空间分配失败！" << endl;
        exit(1);
    }
    newNode->data = x;
    newNode->link = top->link; // 指向头指针的下一个结点：即栈中第一个存放有效数据的结点
    top->link = newNode; // 头指针往前移
}

template 
bool LinkedStack::Pop()  {
    // 出栈：删除栈顶结点
    if(isEmpty())
        return false; // 栈空，不出栈
    LinkNode *p = top->link; // 暂存栈顶元素
    top->link = p->link; // 栈顶指针退到新的栈顶位置
    delete p;
    p = NULL;
    return true;
}

template 
bool LinkedStack::getTop(T &x) const {
    // 读取栈顶元素
    if(isEmpty())
        return false;
    x = top->link->data; // 栈不空，返回栈顶元素的值。这里top为头指针，所以栈顶元素为：top->link
    return true;
}

template 
bool LinkedStack::isEmpty()const {
    // 判断栈是否为空
    if(top->link == NULL) // 栈为空
        return true;
    return false;
}

template 
int LinkedStack::getSize()const {
    // 求栈的元素个数
    int len = 0;
    
    LinkNode *current = top->link;
    while(current != NULL) {
        len++;
        current = current->link;
    }
    return len;
}

template 
void LinkedStack::makeEmpty() {
    // 清空栈的内容
    LinkNode *current = top->link;
    while(current != NULL) {
        top->link = current->link; // 保存链式栈准备要删除的结点的下一个结点，防止丢失
        delete current; // 释放
        current = NULL; // 先指向空
        current = top->link; // 再指向剩下链表的首结点
    }
}

template 
ostream& operator<<(ostream& out, LinkedStack& s) {
    // 重载输出函数
    LinkNode *current = s.top->link;
    while(current != NULL) {
        out << current->data << " ";
        current = current->link;
    }
    return out;
}

#endif /* LinkedStack_h */

3.main.cpp

#include "LinkedStack.h"
using namespace std;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int n, x, choice, len; // val存储值，choose存储用户的选择
    bool finished = false;
    LinkedStack L; // 对象
    
    while(!finished) {
        cout << "1:建栈：" << endl;
        cout << "2:进栈" << endl;
        cout << "3:出栈：" << endl;
        cout << "4:读取栈顶元素：" << endl;
        cout << "5:栈是否为空：" << endl;
        cout << "6:栈中的元素个数：" << endl;
        cout << "7:清空栈的内容：" << endl;
        cout << "8:输出栈中元素的值：" << endl;
        cout << "9:退出" << endl;
        cout << "请输入你的选择[1-9]：" << endl;
        cin >> choice;
        switch(choice) {
            case 1:
                cout << "请输入要进栈的数的个数:";
                cin >> n;
                cout << "请输入要进栈的数(以空格隔开)：" << endl;
                for(int i=0; i < n; i++) {
                    cin >> x;
                    L.Push(x);
                }
                break;
            case 2:
                cout << "请输入要进栈的数:";
                cin >> x;
                L.Push(x);
                break;
            case 3:
                if(L.Pop())
                    cout << "出栈成功!" << endl;
                else
                    cout << "栈为空!" << endl;
                break;
            case 4:
                if(L.getTop(x))
                    cout << "栈顶元素的值为：" << x << endl;
                else
                    cout << "栈为空!" << endl;
                break;
            case 5:
                if(L.isEmpty())
                    cout << "栈为空！" << endl;
                else
                    cout << "栈不为空!" << endl;
                break;
            case 6:
                len = L.getSize();
                cout << "栈中的元素个数为：" << len << endl;
                break;
            case 7:
                L.makeEmpty(); // 清空栈
                break;
            case 8:
                if(L.isEmpty())
                    cout << "栈为空！" << endl;
                else
                    cout << L << endl;
                break;
            case 9:
                finished = true;
                break;
            default:
                cout << "输入错误，请重新输入!" << endl;
        } // switch
    } // while
    return 0;
}