栈练习之Example003-用不带头结点的单链表存储链栈并实现栈相关算法
Example003
题目
用不带头结点的单链表存储链栈，设计初始化栈、判断栈是否为空、进栈和出栈等相应的算法。
分析
不带头结点的单链表 list 为空的条件是 list==NULL，进栈和出栈操作都是在表头进行的。
在入栈的时候，由于没有头结点，所以空栈和非空栈的入栈操作需要分情况处理。
图解
不带头结点的空栈和非空栈如图所示：
入栈，如果是空栈则如下图所示：
入栈，如果是非空栈则如下图所示：
出栈，操作如图所示：
C实现
完整代码：
#include执行结果：
初始化链栈：
[]
将元素入栈：
[11]
[22, 11]
[33, 22, 11]
[44, 33, 22, 11]
[55, 44, 33, 22, 11]
将元素出栈：
[44, 33, 22, 11]
[33, 22, 11]
[22, 11]
链栈是否为空：
0
获取栈顶结点数据：
22
获取链栈中元素个数：
2
清空链栈：
[]
销毁链栈：
Java实现
完整代码：
public class LinkedStack {
/**
* 声明不带头结点的链栈
*/
private LNode stack;
/**
* 初始化没有头结点的链栈
*/
public void init() {
// 即指向 null 表示空栈
stack = null;
}
/**
* 判断链栈是否为空
*
* @return 如果链栈为空则返回 true，否则返回 false 表示非空
*/
public boolean isEmpty() {
// 即判断头指针是否指向 null
return stack == null;
}
/**
* 将元素入栈
*
* @param ele 待入栈的元素值
*/
public void push(int ele) {
// 1.如果是空栈，则将新结点置为链栈的栈顶结点
if (stack == null) {
// 直接是栈顶结点
stack = new LNode();
stack.data = ele;
stack.next = null;
}
// 2.如果是非空栈，则创建新结点并且将新结点与原链栈连接起来
else {
// 2.1 创建新结点并为其分配数据域和指针域
LNode newNode = new LNode();
newNode.data = ele;
newNode.next = null;
// 2.2 将新结点与原链栈连接起来，成为新的链栈栈顶结点
newNode.next = stack;
stack = newNode;
}
}
/**
* 将栈顶元素出栈
*
* @return 栈顶元素值
* @throws Exception 如果栈空则抛出此异常
*/
public int pop() throws Exception {
// 0.参数校验，如果栈空则抛出异常
if (stack == null) {
throw new Exception("栈空，没有元素可出栈！");
}
// 1.出栈栈顶元素
// 1.1 记录栈顶结点的值然后返回
int top = stack.data;
// 1.2 删除栈顶结点，让原栈顶结点的后继结点成为新的栈顶结点
stack = stack.next;
return top;
}
/**
* 获取栈顶结点的值
*
* @return 栈顶结点的数据值
* @throws Exception 如果栈空则抛出此异常
*/
public int getTop() throws Exception {
// 0.参数校验，如果栈空则抛出异常
if (stack == null) {
throw new Exception("栈空，没有元素可出栈！");
}
// 1.直接返回栈顶结点的数据值
return stack.data;
}
/**
* 获取链栈中的结点个数
*
* @return 链栈的结点个数
*/
public int size() {
// 变量，记录链栈结点个数
int len = 0;
// 变量，记录链栈，为了不修改链栈本身
LNode node = stack;
while (node != null) {
len++;
node = node.next;
}
return len;
}
/**
* 打印链栈所有结点
*/
public void print() {
LNode node = stack;
System.out.print("[");
while (node != null) {
System.out.print(node.data);
if (node.next != null) {
System.out.print(", ");
}
node = node.next;
}
System.out.print("]\n");
}
/**
* 清空链栈
*/
public void clear() {
while (stack != null) {
LNode node = stack.next;
stack.next = null;
stack = null;
stack = node;
}
stack = null;
}
}
/**
* 链栈结点
*/
class LNode {
/**
* 结点数据域
*/
int data;
/**
* 结点指针域
*/
LNode next;
}
测试代码：
public class LinkedStackTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 声明链栈
LinkedStack stack = new LinkedStack();
// 初始化链栈
System.out.println("\n初始化链栈：");
stack.init();
stack.print();
// 将元素入栈
System.out.println("\n将元素入栈：");
stack.push(11);
stack.print();
stack.push(22);
stack.print();
stack.push(33);
stack.print();
stack.push(44);
stack.print();
stack.push(55);
stack.print();
// 将元素出栈
System.out.println("\n将元素出栈：");
int ele;
ele = stack.pop();
stack.print();
ele = stack.pop();
stack.print();
ele = stack.pop();
stack.print();
// 链栈是否为空
System.out.println("\n链栈是否为空：");
boolean empty;
empty = stack.isEmpty();
System.out.println(empty);
// 获取栈顶结点数据
System.out.println("\n获取栈顶结点数据：");
int top;
top = stack.getTop();
System.out.println(top);
// 获取链栈中元素个数
System.out.println("\n获取链栈中元素个数：");
int len;
len = stack.size();
System.out.println(len);
// 清空链栈
System.out.println("\n清空链栈：");
stack.clear();
stack.print();
}
}
执行结果：
初始化链栈：
[]
将元素入栈：
[11]
[22, 11]
[33, 22, 11]
[44, 33, 22, 11]
[55, 44, 33, 22, 11]
将元素出栈：
[44, 33, 22, 11]
[33, 22, 11]
[22, 11]
链栈是否为空：
false
获取栈顶结点数据：
22
获取链栈中元素个数：
2
清空链栈：
[]