C++使用模板类实现链式栈

本文实例为大家分享了C++使用模板类实现链式栈的具体代码，供大家参考，具体内容如下

一、实现程序：

1.Stack.h

#ifndef Stack_h
#define Stack_h

template <class T>
class Stack {
public:
  Stack(){}; // 构造函数
  void Push(const T x); // 新元素进栈
  bool Pop(); // 栈顶元素出栈
  virtual bool getTop(T &x) const = 0; // 读取栈顶元素，由x返回
  virtual bool isEmpty() const = 0; // 判断栈空否
  // virtual bool isFull() const = 0; // 判断栈满否,因为链式栈不存在不满的情况
  virtual int getSize() const = 0; // 计算栈中元素个数
};

#endif /* Stack_h */

2.LinkedStack.h

#ifndef LinkedStack_h
#define LinkedStack_h
#include <iostream>
#include "Stack.h"
using namespace std;

template <class T>
struct LinkNode {
  T data;
  LinkNode<T> *link;
};

//类的前置声明
template <class T>
class LinkedStack;

//友元函数的声明
template <class T>
ostream& operator<<(ostream& out, LinkedStack<T>& s);
template <class T>
class LinkedStack: public Stack<T> {
public:
  LinkedStack(); // 构造函数
  ~LinkedStack();// 析构函数
  void Push(const T x); // 进栈
  bool Pop(); // 出栈
  bool getTop(T &x) const; // 读取栈顶元素
  bool isEmpty()const; // 判断栈是否为空
  int getSize()const; // 求栈的元素个数
  void makeEmpty(); // 清空栈的内容
  friend ostream& operator << <T>(ostream& out, LinkedStack<T>& s); // 重载输出函数
private:
  LinkNode<T> *top; // 栈顶指针，即链头指针
};
template <class T>
LinkedStack<T>::LinkedStack() {
  // 构造函数，置空栈
  top = new LinkNode<T>(); // 引入头指针：不存放数据
  top->link = NULL;
}
template <class T>
LinkedStack<T>::~LinkedStack() {
  // 析构函数,释放内存空间
  makeEmpty();
}
template <class T>
void LinkedStack<T>::Push(const T x) {
  // 进栈：将元素值x插入到链式栈的栈顶，即链头
  LinkNode<T> *newNode = new LinkNode<T>(); // 创建包含x的新结点
  if(newNode == NULL) {
    cerr << "内存空间分配失败！" << endl;
    exit(1);
  }
  newNode->data = x;
  newNode->link = top->link; // 指向头指针的下一个结点：即栈中第一个存放有效数据的结点
  top->link = newNode; // 头指针往前移
}
template <class T>
bool LinkedStack<T>::Pop() {
  // 出栈：删除栈顶结点
  if(isEmpty())
    return false; // 栈空，不出栈
  LinkNode<T> *p = top->link; // 暂存栈顶元素
  top->link = p->link; // 栈顶指针退到新的栈顶位置
  delete p;
  p = NULL;
  return true;
}

template <class T>
bool LinkedStack<T>::getTop(T &x) const {
  // 读取栈顶元素
  if(isEmpty())
    return false;
  x = top->link->data; // 栈不空，返回栈顶元素的值。这里top为头指针，所以栈顶元素为：top->link
  return true;
}

template <class T>
bool LinkedStack<T>::isEmpty()const {
  // 判断栈是否为空
  if(top->link == NULL) // 栈为空
    return true;
  return false;
}

template <class T>
int LinkedStack<T>::getSize()const {
  // 求栈的元素个数
  int len = 0;

  LinkNode<T> *current = top->link;
  while(current != NULL) {
    len++;
    current = current->link;
  }
  return len;
}

template <class T>
void LinkedStack<T>::makeEmpty() {
  // 清空栈的内容
  LinkNode<T> *current = top->link;
  while(current != NULL) {
    top->link = current->link; // 保存链式栈准备要删除的结点的下一个结点，防止丢失
    delete current; // 释放
    current = NULL; // 先指向空
    current = top->link; // 再指向剩下链表的首结点
  }
}

template <class T>
ostream& operator<<(ostream& out, LinkedStack<T>& s) {
  // 重载输出函数
  LinkNode<T> *current = s.top->link;
  while(current != NULL) {
    out << current->data << " ";
    current = current->link;
  }
  return out;
}
#endif /* LinkedStack_h */

3.main.cpp

#include "LinkedStack.h"
using namespace std;

int main(int argc, const char * argv[]) {
  int n, x, choice, len; // val存储值，choose存储用户的选择
  bool finished = false;
  LinkedStack<int> L; // 对象

  while(!finished) {
    cout << "1:建栈：" << endl;
    cout << "2:进栈" << endl;
    cout << "3:出栈：" << endl;
    cout << "4:读取栈顶元素：" << endl;
    cout << "5:栈是否为空：" << endl;
    cout << "6:栈中的元素个数：" << endl;
    cout << "7:清空栈的内容：" << endl;
    cout << "8:输出栈中元素的值：" << endl;
    cout << "9:退出" << endl;
    cout << "请输入你的选择[1-9]：" << endl;
    cin >> choice;
    switch(choice) {
      case 1:
        cout << "请输入要进栈的数的个数:";
        cin >> n;
        cout << "请输入要进栈的数(以空格隔开)：" << endl;
        for(int i=0; i < n; i++) {
          cin >> x;
          L.Push(x);
        }
        break;
      case 2:
        cout << "请输入要进栈的数:";
        cin >> x;
        L.Push(x);
        break;
      case 3:
        if(L.Pop())
          cout << "出栈成功!" << endl;
        else
          cout << "栈为空!" << endl;
        break;
      case 4:
        if(L.getTop(x))
          cout << "栈顶元素的值为：" << x << endl;
        else
          cout << "栈为空!" << endl;
        break;
      case 5:
        if(L.isEmpty())
          cout << "栈为空！" << endl;
        else
          cout << "栈不为空!" << endl;
        break;
      case 6:
        len = L.getSize();
        cout << "栈中的元素个数为：" << len << endl;
        break;
      case 7:
        L.makeEmpty(); // 清空栈
        break;
      case 8:
        if(L.isEmpty())
          cout << "栈为空！" << endl;
        else
          cout << L << endl;
        break;
      case 9:
        finished = true;
        break;
      default:
        cout << "输入错误，请重新输入!" << endl;
    } // switch
  } // while
  return 0;
}

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。