链式栈是什么

在计算机科学中，栈是一种特殊的数据结构，它的特点是“后进先出”，类似于堆叠物品的方式。在栈中，只有位于栈顶的元素可以被访问，因此所有的操作都是从栈顶开始的，这就是“后进先出”的含义。而链式栈就是一种基于链表实现的栈。

链式栈的定义

链式栈可以看作是一个只允许在顶部进行插入和删除操作的链表。通常实现链式栈需要一个指向栈顶的指针，以及一个链表结构。链表中的每个节点包含两个部分：一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。在链式栈中，每一次插入或删除操作都会在栈顶进行，因此栈顶节点的指针指向链表的头部。

链式栈的操作

链式栈的常见操作有：入栈、出栈、判断栈是否为空、获取栈顶元素等。

入栈（PUSH）操作是将一个新的元素插入到链表头部。具体实现时，需要为新元素申请内存空间，将栈顶指针指向新元素，并将新元素的指针指向原来的栈顶元素。

出栈（POP）操作是将栈顶元素弹出栈。具体实现时，需要将栈顶指针指向下一个元素，并释放原栈顶元素的内存空间。

判断栈是否为空（ISEMPTY）可以通过栈顶指针是否为空来判断。

获取栈顶元素（TOP）操作可以通过返回栈顶节点的数据部分来实现。

链式栈的优缺点

相比于顺序栈（基于数组实现的栈），链式栈的优缺点如下：

优点：

可以动态调整栈空间大小，不存在顺序栈的固定大小限制。

插入和删除操作不需要移动元素，在频繁进行插入和删除操作时性能更优。

缺点：

由于使用链表实现，每个元素需要额外的指针空间，因此空间开销比顺序栈更大。

需要额外的内存分配和释放操作，相比顺序栈略微复杂。

应用场景

链式栈广泛应用于程序的递归调用、表达式求值等场景。例如，计算机中的函数调用栈就是使用链式栈实现的。链式栈还可以用于解析并计算中缀表达式，进而实现计算器功能。