C/C++ 实现链式栈_链栈的表头节点-优快云博客

C/C++ 实现链式栈：带头结点与不带头结点的双方案讲解（附完整代码）

在这里插入图片描述

在数据结构中，栈（Stack）是一种“后进先出”（LIFO, Last In First Out）的线性表。相比顺序栈，链式栈具有不需要预分配固定大小、插入删除方便的优点，本文将详细介绍链式栈的概念，并对“带头结点”和“不带头结点”的两种实现方式进行分析和对比，帮助初学者掌握链式栈的实现思路。

一、链栈和链表的关系

链栈（LinkStack）是基于单链表实现的栈结构。也就是说，链栈其实就是用链表来模拟“栈”的行为，只不过我们只在链表头部进行插入（Push）和删除（Pop）操作。

在链表中，节点的插入/删除可以发生在任意位置；
而在链栈中，操作只能发生在栈顶（即链表头部）；
因此，链栈是链表的一种特殊使用方式。

二、链式栈的两种实现方式

我们可以使用两种方式来实现链式栈：

不带头结点：栈顶指针 L 直接指向链表的第一个元素；
带头结点：增加一个不存储数据的头结点，L 指向该头结点，而真正的数据从 L->next 开始。

三、不带头结点的链式栈实现（推荐用于理解栈本质）

✅ 特点：

栈顶指针 L 指向第一个实际数据节点；
插入新元素使用“头插法”；
结构简单，易于理解。

💻 代码实现：

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct LNode {
    int data;
    struct LNode* next;
} LNode, *LinkStack;

// 初始化栈
void init(LinkStack& L) {
    L = NULL; // 栈为空
}

// 判断是否为空
bool Empty(LinkStack L) {
    return L == NULL;
}

// 入栈操作（头插法）
bool Push(LinkStack& L, int e) {
    LNode* s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
    s->data = e;
    s->next = L;
    L = s;
    return true;
}

// 取栈顶元素
bool GetTop(LinkStack L, int& e) {
    if (L == NULL) return false;
    e = L->data;
    return true;
}

// 出栈操作
bool Pop(LinkStack& L, int& x) {
    if (L == NULL) return false;
    LNode* p = L;
    x = p->data;
    L = p->next;
    free(p);
    return true;
}

int main() {
    LinkStack L;
    init(L);

    int e;
    printf("请输入入栈数据，以 -1 结束：\n");
    while (scanf("%d", &e) && e != -1) {
        Push(L, e);
    }

    if (GetTop(L, e)) {
        printf("当前栈顶元素为：%d\n", e);
    }

    printf("依次出栈元素：\n");
    while (Pop(L, e)) {
        printf("%d 出栈成功\n", e);
    }

    return 0;
}

四、带头结点的链式栈实现（适合后续扩展）

✅ 特点：

多了一个“哨兵”节点，不存数据，仅用于统一操作逻辑；
L->next 指向真正的数据栈顶；
在某些情况下便于操作，特别是栈空与非空判断时更统一。

💻 修改关键函数：

// 初始化（带头结点）
void init(LinkStack& L) {
    L = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
    L->next = NULL;
}

// 入栈
bool Push(LinkStack& L, int e) {
    LNode* s = (LNode*)malloc(sizeof(LNode));
    s->data = e;
    s->next = L->next;
    L->next = s;
    return true;
}

// 获取栈顶元素
bool GetTop(LinkStack L, int& e) {
    if (L->next == NULL) return false;
    e = L->next->data;
    return true;
}

// 出栈
bool Pop(LinkStack& L, int& x) {
    if (L->next == NULL) return false;
    LNode* p = L->next;
    x = p->data;
    L->next = p->next;
    free(p);
    return true;
}

五、两种方式的对比与选择建议

方面	不带头结点	带头结点
内存开销	少一个头结点	多一个头结点
编程复杂度	略高（边界判断多）	相对简单，逻辑统一
推荐用途	学习栈本质、栈顶即头结点	后续扩展或统一风格

👉 初学者建议从不带头结点开始掌握栈的核心逻辑，然后再理解带头结点的好处。