数据结构---栈和队列之链栈（C语言）

在计算机科学中，数据结构是组织、存储和处理数据的方式，它是算法设计的基础。本话题主要探讨的是数据结构中的两种特殊结构：栈和队列，特别是如何使用C语言实现链栈。栈是一种后进先出（LIFO, Last In First Out）的数据结构，而队列则是先进先出（FIFO, First In First Out）的数据结构。链栈是栈的一种实现方式，它通过链式存储结构来实现栈的功能。 ### 栈的概念与操作 栈是一种只能在一端进行插入和删除的线性表，通常称为栈顶。主要操作有： 1. **压栈（Push）**：将元素添加到栈顶。 2. **弹栈（Pop）**：移除并返回栈顶元素。 3. **查看栈顶元素（Peek）**：不移除地查看栈顶元素。 4. **判断栈空（IsEmpty）**：检查栈是否为空。 ### 队列的概念与操作 队列是一种允许在一端（队尾）插入元素，在另一端（队头）删除元素的线性表。主要操作有： 1. **入队（Enqueue）**：在队尾添加元素。 2. **出队（Dequeue）**：移除并返回队头元素。 3. **查看队头元素（Front）**：查看但不移除队头元素。 4. **判断队列空（IsEmpty）**：检查队列是否为空。 ### 链栈的实现 链栈是用链表实现的栈，每个节点包含一个数据元素和指向下一个节点的指针。相比于数组实现的顺序栈，链栈的优点在于动态扩容，不会因为预先分配的栈空间不足而导致溢出。 #### 链栈的结构定义 ```c typedef struct Node { int data; // 数据域 struct Node* next; // 指针域，指向下一个节点 } Node; typedef struct Stack { Node* top; // 栈顶指针 } Stack; ``` #### 链栈的基本操作函数 1. **初始化链栈（InitStack）**：创建一个空栈。 2. **压栈（Push）**：在链栈顶部插入元素，修改栈顶指针。 3. **弹栈（Pop）**：移除栈顶元素，更新栈顶指针。 4. **查看栈顶元素（GetTop）**：返回栈顶元素，不修改栈结构。 5. **判断栈空（IsEmpty）**：检查栈顶指针是否为NULL。 ### C语言实现链栈 C语言实现链栈的关键在于正确地管理内存和指针操作。例如，`Push`操作需要创建新的节点，将数据存储在其中，并将其`next`指针指向当前栈顶节点，然后更新栈顶指针为新节点；`Pop`操作则需要释放栈顶节点的内存，并将栈顶指针移向下一层。 ### 链栈的应用 链栈在很多算法和问题中都有应用，如： - **表达式求值**：用于处理括号匹配和运算符优先级。 - **深度优先搜索（DFS）**：在图或树的遍历中，使用栈来实现回溯。 - **函数调用**：每个函数调用都会形成一个调用栈。 - **编译器中的符号表管理**：使用栈来跟踪变量的作用域。 通过阅读"数据结构---栈和队列之链栈（C语言）"的完整代码，可以深入理解这些概念以及C语言中链表和指针的实际操作。这个压缩包提供的源代码应该包含了上述所有操作的实现，可以作为学习和实践链栈操作的实例。