C++链栈模板应用代码解读("C++ 链栈模板应用：代码详细解读与实战演示")

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 18 #后端开发

C++ 链栈模板应用：代码详细解读与实战演示

一、引言

栈（Stack）是一种特殊的线性表，它只允许在一端进行插入和删除操作。这种数据结构在很多编程场景中都有广泛应用，如表达式求值、递归调用等。本文将详细介绍怎样使用C++模板实现链栈，并通过实例演示其应用。

二、链栈的基本概念

链栈是使用链表实现的栈，其基本结构包括栈顶指针（top）和栈底。栈的操作关键包括入栈（push）、出栈（pop）、判空（isEmpty）和获取栈顶元素（getTop）等。

三、C++ 链栈模板代码解读

下面是一个基于链表实现的栈模板类的代码示例：


template 
class LinkStack {
private:
    struct Node {
        T data;
        Node* next;
        Node(T x, Node* n = nullptr) : data(x), next(n) {}
    };
public:
    LinkStack() : top(nullptr) {}
    ~LinkStack() {
        makeEmpty();
    }
    bool isEmpty() const {
        return top == nullptr;
    }
    void push(const T& x) {
        Node* newNode = new Node(x, top);
        top = newNode;
    }
    T pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw std::out_of_range("Stack is empty");
        }
        Node* t = top;
        T x = t->data;
        top = top->next;
        delete t;
        return x;
    }
    T getTop() const {
        if (isEmpty()) {
            throw std::out_of_range("Stack is empty");
        }
        return top->data;
    }
    void makeEmpty() {
        while (!isEmpty()) {
            pop();
        }
    }
};

四、代码详细解读

1. 类定义与模板参数

使用模板关键字template定义了一个模板类LinkStack，其中T为栈中元素的类型。

2. 私有成员

定义了一个内部结构体Node，用于描述链栈的节点。每个节点包含一个数据域（data）和一个指向下一个节点的指针（next）。

3. 构造函数与析构函数

构造函数LinkStack()初始化栈顶指针top为nullptr。析构函数~LinkStack()调用makeEmpty()函数清空栈。

4. 成员函数

（1）isEmpty()：判断栈是否为空，若为空则返回true，否则返回false。

（2）push(const T& x)：将元素x入栈。首先创建一个新节点，然后将其插入到栈顶。

（3）pop()：出栈操作。首先判断栈是否为空，若为空则抛出异常。然后取出栈顶元素，并删除栈顶节点。

（4）getTop()：获取栈顶元素。首先判断栈是否为空，若为空则抛出异常。然后返回栈顶元素的值。

（5）makeEmpty()：清空栈。循环调用pop()函数，直到栈为空。

五、实战演示

下面是一个使用链栈模板类的示例程序：


#include 
#include 
int main() {
    LinkStack stack;
    // 入栈操作
    stack.push(1);
    stack.push(2);
    stack.push(3);
    // 获取栈顶元素
    std::cout << "Top element: " << stack.getTop() << std::endl;
    // 出栈操作
    while (!stack.isEmpty()) {
        std::cout << "Pop: " << stack.pop() << std::endl;
    }
    return 0;
}