栈 Stack

2024.3.18
芝士wa
参考视频：bilibli-数据结构-栈

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栈 Stack

定义

栈是一个列表或集合，它的插入和删除只能在一端进行，称之为栈顶。栈是一种LIFO(Last in first out)型ADT。

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栈的基本操作：

• 入栈
• 出栈
• 返回栈顶元素
• 判断是否为空
  以上操作的时间复杂度均为O(1)。

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应用

• 递归
• 实现撤回操作
• 编译器语法检查，括号配对
• 前缀和后缀的计算，与中缀的转换

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用数组实现栈很简单，在此不做赘述，下面介绍如何用链表实现一个栈

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;


class EmptyStackException : public std::exception {
public:
	const char* what() const noexcept override {
		return "Stack is empty.";
	}
};

template<class T>
class Node
{
public:
	T data;
	Node* next;
};

template<class T>
class Stack
{
public:
	Node<T>* top;

	Stack();
	~Stack();

	void push(T x);

	void pop();

	void print();

	T gettop();

	bool isEmpty();
};

template<class T>
Stack<T>::Stack()
{
	top = NULL;
}

template<class T>
Stack<T>::~Stack()
{

}

template<class T>
void Stack<T>::push(T x)
{
	Node<T>* tmp = new Node<T>;
	tmp->data = x;
	tmp->next = top;
	top = tmp;
}

template<class T>
void Stack<T>::pop()
{
	Node<T>* tmp = new Node<T>;
	if (top == NULL) {
		return;
	}
	tmp = top;
	top = top->next;
	delete(tmp);
}

template<class T>
T Stack<T>::gettop()
{
	if (top == NULL) {
		throw EmptyStackException();
	}
	return top->data;
}


template<class T>
bool Stack<T>::isEmpty()
{
	if (top == NULL) {
		return true;
	}
	return false;
}

template<class T>
void Stack<T>::print()
{
	if (top == NULL) {
		cout << "null,nothing to print" << endl;
		return;
	}
	Node<T>* tmp = top;
	while (tmp != NULL)
	{
		cout << tmp->data << endl;
		tmp = tmp->next;
	}
	return;
}

上述代码使用链表结构实现了一个基本的栈。

注意：当top为NULL时，由于T是泛型类型，没有一个默认值，因此无法直接返回一个默认值。一种常见的做法是抛出一个异常，表示栈为空。

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leetcode-206反转链表

题目链接
有三种解题方法，分别是双指针法，递归法，栈。
由于栈具有先入后出的特性，因此可以解决反转问题。
栈方法的代码如下：

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if (head == NULL) {
            return NULL;
        }
        stack<struct ListNode*> s;
        ListNode* tmp = head;
        while (tmp != NULL) {
            s.push(tmp);
            tmp = tmp->next;
        }
        tmp = s.top();
        head = tmp;
        s.pop();
        while (!s.empty()) {
            tmp->next = s.top();
            s.pop();
            tmp = tmp->next;
        }
        tmp->next = NULL;
        return head;
    }
};

总结

介绍了栈的基本特性，用链表的方式实现了栈，针对栈的应用，给出了leetcode-206题的解法。