启迪思维：链式栈

　　分享一个技术常识：我又一次去移动营业厅打印一年的话单，发现营业员MM按照月份打印，看MM长相不错，顺势搭讪为啥不能一次性打印出来呢?MM很友好处说我们公司规定一次只打印一个月，后面做这方面的应用才明白，这哪是规定，是做系统的厂商技术不到位，在电信的boss系统话单表数据量非常大，设计系统都人很自然想分表(每一个月一张表)，这个设计直接导致一次只能查询一月(查询一个月都很慢，更别说联合查询12个月)，貌似现在已经支持查询3个月的话单。淘宝的目前在这一块已经做非常棒，可以随便选择时间段查询自己的订单(KV查询系统)，下面进入正题。

 

　　上一篇博客分析栈的相关知识和分析用数组的方式实现栈(顺序栈)，顺序栈在内存中的存储位置是连续的，且编译器要求我们在编译期就要确定栈的大小，这样对于多数应用都不能很好的确定初始值(设置过大导致浪费内存，设置过小导致频繁分配造成大量内存碎片)，使用了链表来实现栈，链表中的元素存储在不连续的地址，由于是动态申请内存(也会造成内存碎片)，由于每个节点占用的内存空间一样并且很小，可以用内存池(boost的pool)避免频繁向系统申请和释放内存，基于上面的原因很多开源项目对栈的实现都是链式栈。

一：示例图

 

二：代码分析

1、元素入栈

入栈效果图如下：

代码分析如下：

/**
 * 元素入栈
 */
void Push(const T &e){
    //新创建一个节点,当频繁插入和删除数据，
    //下面这样内存操作方式是非常低效的(频繁分配内存和释放内存已经非常低效，
    //而且会造成内存碎片)，大多算情况list里边存储都小对象，这样应用场景适合
    //在系统加载时候分配很多小内存装入内存池，需要直接从内存池拿，释放时放回内存池
    //更多关于stl内存分配问题请参考侯捷<<STL源码剖析>>
    LNode<T> *p = new LNode<T>(e);
    //新的节点指针域指向原栈顶
    p->next = tos;
    //修改栈顶指针指向新的节点
    tos = p;
}

2、元素出栈

出栈效果图如下：

代码分析如下：

/**
 * 元素出栈
 */
void Pop(T &e){
    //判断栈是否为空
    if(tos != 0){
        //释放删除节点占用内存，更多关于auto_ptr知识，请阅读memory里auto_ptr源码
        std::auto_ptr<LNode<T> > new_ptr(tos);
        //获取删除节点的值
        e = new_ptr->data;
        //修改栈顶指向下一个节点
        tos = tos->next;
    }
}

3、清空链表

/**
 * 清楚栈
 */
void Clear(){
    T e;
    //如果栈不为空，弹出栈顶元素
    while(!IsEmpty()){
        Pop(e);
    }
}

4、判断是否为空

/**
 * 判断栈是否为空
 */
bool IsEmpty(){
    return tos == 0;
}

5、计算大小

/**
 * 计算栈的大小
 */
size_t GetSize(){

    //获取栈顶指针
    LNode<T> *p = tos;
    int len = 0;

    //循环整这个栈大小，当栈==0，表示栈已经遍历完成
    while(p != 0){
        ++len;
        //指向下一个栈节点
        p = p->next;
    }

    return len;
}

6、运行结果

测试代码如下：

/**
 * 测试所有链式栈的方法
 */
void test(){
    std::cout<<"-----------push stack begin------------"<<std::endl;
    for(size_t i = 0; i < 5; ++i){
        Push(i);
    }
    std::cout<<"-----------push stack end------------"<<std::endl;

    std::cout<<"the frist "<<GetSize()<<"\n";

    std::cout<<"-----------pop stack begin------------"<<std::endl;
    T e;
    for(size_t i = 0; i < 4; ++i){
        Pop(e);
        std::cout<<"e is value = "<<e<<std::endl;
    }
    std::cout<<"-----------pop stack end------------"<<std::endl;

    std::cout<<std::endl;
    std::cout<<"the secend "<<GetSize()<<"\n";
    Clear();
    std::cout<<"the thrid "<<GetSize()<<"\n";

}

结果图如下：

7、完整代码

LinkStack.h代码如下：

/*
 * LinkList.h
 *    链式栈的实现代码
 *  Created on: May 6, 2013
 *      Author: sunysen
 */

//条件指示符#ifndef 的最主要目的是防止头文件的重复包含和编译
#ifndef LinkStack_H_
#define LinkStack_H_

template <class T>
class LinkStack{
private:
LNode<T> *tos;//栈顶
public:
LinkStack():tos(0){
}

/**
 * 判断栈是否为空
 */
bool IsEmpty(){
    return tos == 0;
}

/**
 * 计算栈的大小
 */
size_t GetSize(){

    //获取栈顶指针
    LNode<T> *p = tos;
    int len = 0;

    //循环整这个栈大小，当栈==0，表示栈已经遍历完成
    while(p != 0){
        ++len;
        //指向下一个栈节点
        p = p->next;
    }

    return len;
}

/**
 * 清楚栈
 */
void Clear(){
    T e;
    //如果栈不为空，弹出栈顶元素
    while(!IsEmpty()){
        Pop(e);
    }
}

/**
 * 元素出栈
 */
void Pop(T &e){
    //判断栈是否为空
    if(tos != 0){
        //释放删除节点占用内存，更多关于auto_ptr知识，请阅读memory里auto_ptr源码
        std::auto_ptr<LNode<T> > new_ptr(tos);
        //获取删除节点的值
        e = new_ptr->data;
        //修改栈顶指向下一个节点
        tos = tos->next;
    }
}

/**
 * 元素入栈
 */
void Push(const T &e){
    //新创建一个节点,当频繁插入和删除数据，
    //下面这样内存操作方式是非常低效的(频繁分配内存和释放内存已经非常低效，
    //而且会造成内存碎片)，大多算情况list里边存储都小对象，这样应用场景适合
    //在系统加载时候分配很多小内存装入内存池，需要直接从内存池拿，释放时放回内存池
    //更多关于stl内存分配问题请参考侯捷<<STL源码剖析>>
    LNode<T> *p = new LNode<T>(e);
    //新的节点指针域指向原栈顶
    p->next = tos;
    //修改栈顶指针指向新的节点
    tos = p;
}


/**
 * 测试所有链式栈的方法
 */
void test(){
    std::cout<<"-----------push stack begin------------"<<std::endl;
    for(size_t i = 0; i < 5; ++i){
        Push(i);
    }
    std::cout<<"-----------push stack end------------"<<std::endl;

    std::cout<<"the frist "<<GetSize()<<"\n";

    std::cout<<"-----------pop stack begin------------"<<std::endl;
    T e;
    for(size_t i = 0; i < 4; ++i){
        Pop(e);
        std::cout<<"e is value = "<<e<<std::endl;
    }
    std::cout<<"-----------pop stack end------------"<<std::endl;

    std::cout<<std::endl;
    std::cout<<"the secend "<<GetSize()<<"\n";
    Clear();
    std::cout<<"the thrid "<<GetSize()<<"\n";

}
};

#endif /* LinkStack_H_ */

Common.h代码如下： 

/*
 * Common.h
 *
 *  Created on: May 17, 2012
 *      Author: sunysen
 */

#ifndef COMMON_H_
#define COMMON_H_

#include <iostream>
#include "memory"
#include "string"
#include "core/node/LNode.h"

using namespace std;
#endif /* COMMON_H_ */

 三：环境

1、运行环境：Ubuntu 10.04 LTS+VMware8.0.4+gcc4.4.3；

2、开发工具：Eclipse+make

四：题记

1、上面的代码难免有bug，如果你发现代码写的有问题，请你帮忙指出，让我们一起进步，让代码变的更漂亮和更健壮；

2、我自己能手动写上面代码，离不开郝斌、高一凡、侯捷、严蔚敏等老师的书籍和视频指导，在这里感谢他们；

3、鼓励自己能坚持把更多数据结构方面的知识写出来，让自己掌握更深刻，也顺便冒充下"小牛"；

4、运行上面的代码还需要在包含一个公共的头文件(Common.h)

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