C语言课件第11章结构体与共用体.ppt

第11章结构体与共用体,1、结构体类型的定义 2、结构体变量的定义及引用 3、结构体数组 4、结构体类型的指针 5、链表的基本操作 6、共用体和枚举类型（了解）,问题：为了描述一个事物的不同属性，需要用到各种不同类型的数据，这些数据彼此相关，形成一个有机的整体。例如：一个教师的基本信息由姓名、性别、年龄、职称、工资等几项组合而成。如何描述一个教师的情况呢？ 前面我们已学习过各种基本类型的变量和数组，而且我们知道，各个变量之间是相互独立的，无任何联系；而数组只能用来表示一批相同类型的数据。因此，若用单个变量分别表示教师的姓名、性别、年龄等属性，则难以反映他们之间的内在联系；若用数组，则根本无法表示，因为姓名、性别、年龄等不属同一种数据类型。 C语言中用“结构体”来描述由多个不同类型的数据组成的数据集合。相当于其他高级语言中的“记录”.,11.1结构体类型的定义,与基本数据类型不同的是，结构体是又一种构造类型，是由多个类型的数据成员组合而来的。因此该类型的具体内容应根据需要先定义，后使用。 可以定义如下结构体类型来描述教师的基本情况： struct teacher /*struct 是关键字*/ char name30; /*内是该类型的各成员*/ char sex; int age; char position10; float salary; ; /*语句末尾是“;” */ 该结构体类型名为struct teacher，teacher 是该结构体的标识符；该类型包含有6个成员的数据项：name、 sex、 age、 position 和salary，其中每个成员项都有自己的类型。,可见，定义一种新的结构体类型的一般形式是： struct 结构体类型名 成员类型 成员名； 成员类型 成员名； ； 其中，struct 是 关键字，结构体类型名、结构体成员名的命名规则同变量的命名规则一样。 特别提示：struct teacher只是一种具体的结构体类型，根据需要，程序员可以定义多个不同内容的结构体类型。其中的成员项是该类型的组成部分，而不是变量。 结构体类型的成员可以是基本类型的变量或数组，也可以是结构体类型的数据。即结构体类型的嵌套定义。 例如，若将教师的年龄改为出生日期，则可以将出生日期定义为一个结构体类型，然后嵌入 struct teacher中。,将出生日期单独定义为一个结构体类型后再嵌入。 Struct date_type int year; int month; int day; ; Struct teacher_2 char name30; char sex; struct date_type birthday; char position10; float salary; (常用),直接嵌入。 Struct teacher_3 char name30; char sex; struct date_type int year; int month; int day; birthday; char position10; float salary; /*成员birthday又是一个结构体类型的数据。*/,11.2结构体变量的定义及引用,经以上定义后，结构体类型struct teacher与系统定义的类型int、long、float 等一样，可以用它来定义该类型的变量、数组、函数等。 不同的是：结构体类型的作用范围是有限制的。在函数体内定义的结构体类型的作用域为本函数内，在函数体外定义的结构体类型的作用域为本程序文件内，若要引用不在本文件内的结构体类型，通常用#include命令将定义该类型的文件包含进来。 例11.1定义一个结构体变量，用于存放一个教师的信息，然后将其输出。,#include “stdio.h“ main() struct teacher /*该类型的作用范围在本函数内*/ char name30; char sex; int age; char position10; float salary; ; struct teacher person; /*定义结构体变量person*/ strcpy(,“wang li“); person.sex=f; /*给各成员赋值*/ person.age=30; strcpy(person.position,“middle“); person.salary=1600;,printf(“n name sex age position salary“); printf(“n%-10s %3c %5d %10s %8.2f“,, person.sex,person.age,person.position,person.salary); 分析： *本例中结构体类型在函数体内定义，其作用范围在本函数体内。 * 先定义结构体类型，后定义结构体变量。 * 对结构体变量输入输出操作、或将基本类型的数据赋给结构体变量时，需分别访问各个基本类型的成员，不能整体赋值或输入输出。 如：printf(“%s%c%d%s%f”,person); 错！ person=“li li”,f, 24, “primary”,1000; 错！,例11.2 定义一个结构体类型，包含通讯录中的如下信息：姓名、年龄、电话、通讯地址；并定义该类型的变量，输入数据并输出。 程序l11_2.c #include “stdio.h“ struct address_list /*在函数体外定义结构体类型*/ char name10; /*该类型的作用域为本程序内*/ int age; char tel10; char address40; ; main() struct address_list s; /*定义变量s，占空间62个字节*/ printf(“n input name:“); gets()；,printf(“ input age:“); scanf(“%d“, 分析： *结构体类型address_list 放在函数体外定义，其作用范围为本程序文件内。 * 结构体变量的输入输出需逐个访问基本类型的成员，引用方法与同类型的变量、数组相同。,例11.3 定义一结构体类型，包含工人的工资信息：编号、姓名、工资。并定义变量存放两人的数据，然后交换，输出交换前后的信息。 程序l11_3.c #include “stdio.h“ main() struct salary_list char no10; char name30; float salary; ; struct salary_list z,x=“10“,“li ming“,2000, y=“12“,“wang yan“,2500; /*结构体变量的初始化，给出各成员的数据并用括起来，各成员之间用逗号分开*/,printf(“n no name salary“); printf(“nx:%-5s%-6s%10.2f“,x.no,,x.salary); printf(“ny:%-5s%-6s%10.2f“,y.no,,y.salary); z=x; x=y; y=z; /*交换两个结构体变量*/ printf(“nafter exchange:“); printf(“nx:%-5s%-6s%10.2f“,x.no,,x.salary); printf(“ny:%-5s%-6s%10.2f“,y.no,,y.salary); 特别提示：同类型的结构体变量可以整体赋值，即可以将一个结构体变量整体赋给相同类型的另一个结构体变量。,说明一、定义结构体变量,定义结构体变量的方法有三种，（经常用第一种）： 方法一：先定义结构体类型，再定义结构体变量。 如：struct teacher t1,t2; （例11.1) 方法二：定义结构体类型的同时定义结构体变量(例11.2) 。 又如：struct course math long no; 4B char name30; math,english; 30B 若以后还需用到此结构体类型，定义方法同1： struct course chemic; 方法三:格式同方法（二），其中类型名course 省略，缺点是该类型无法再次引用。 *结构体变量的存储：系统按结构体类型中各成员的类型给变量分配存储空间。如上图：,no name,说明二、结构体变量的引用,结构体变量定义后，可以分两个层次引用： *访问结构体变量的成员。 *引用整个结构体变量。 1、使用成员运算符“.”引用结构体变量的成员， “.”的优先级仅次于括号。 如例11.1、11.2、11.3中的, person.age x.no ,s,salary等成员的赋值、 输入、输出。 person.age+等价于（person.age)+ 对结构体变量中的成员的操作与基本类型的变量完全相同。 注意：当结构体类型嵌套定义时，应逐级访问。 如struct teacher_2 pp; pp.birthday.year=1999; 2、相同类型的结构体变量之间可以整体赋值。如例11.3中交换两个结构体变量的值。,11.2结构体数组,结构体数组用于保存一批同类型的结构体数据。每个数组元素相当于一个结构体变量。 例：11.4输入三门课的信息（课程编号、课程名），并输出。 分析： * 每门课的信息包含2项，用结构体类型表示，其成员有两项，即课程编号和课程名。 *三门课的信息，用一维数组保存。 输入：可以赋初值，也可由用户输入，本例中采用赋初值的方式。 程序l11_2_1.c 说明：结构体数组的初始化同基本类型的一维数组，只不过每个数组元素是用括起的一个结构体常量。 数组元素中每个成员的访问，同变量的成员的访问。,例11.5输入N个学生的学号、姓名、三门课的成绩，计算每人的平均成绩，并按平均成绩由高到低排序，输出排序后的成绩表。 分析： * 每个学生的信息包括多项，用结构体类型表示，其成员有学号、姓名、三门课的成绩、平均成绩。N个学生的信息用一维数组保存。 * 算法: 输入并计算平均成绩、排序、输出三步。 可将后面两项功能分别用函数实现，在主函数中调用。设排序函数为sort(),输出函数为output(). 分析每个函数的具体组成： 函数类型 参数 函数体 程序l11_2_2.c,/*例11.5程序*/ struct stu char no8; char name10; float score3; float aver; ; #include “stdio.h“ #include “stdlib.h“ #define N 3 #define STU_SC struct stu,main() void sort(STU_SC sc1 ),output(STU_SC sc2 ); STU_SC sc_listN; int i,j; char temp10; float sum; printf(“n input no,name,score(13):“); for(i=0;iN;i+) printf(“nstudent %d: n“,i+1); sum=0; printf(“no:“); gets(sc_listi.no); printf(“name:“); gets(sc_); for(j=0;j3;j+) printf(“score %d: “,j+1); gets(temp); sc_listi.scorej=atof(temp); sum+=sc_listi.scorej; ,sc_listi.aver=sum/3; sort(sc_list); output(sc_list); void sort(STU_SC sc1 ) int i,j,k; STU_SC t; for(i=0;isc1k.aver) k=j; if(k!=i) t=sc1k;sc1k=sc1i;sc1i=t; ,void output(STU_SC sc2 ) int i; printf(“n no name score1 score2 score3 aver“); for(i=0;iN;i+) printf(“n %-8s %-10s“, sc2i.no, ); printf(“%8.2f %8.2f %8.2f %8.2f“, sc2i.score0, sc2i.score1, sc2i.score2,sc2i.aver); ,通过本例说明： 1、结构体数组中的每一个数组元素相当于一个同类型的结构体变量。 2、对数组元素的输入输出及运算均需对元素的基本类型的成员进行，只有同类型的数组元素才可以作为整体相互赋值。 3、结构体数据的成员通常类型各不相同，输入各成员数据时应注意：,4、关于成员数据的输入技巧： *为了正确读入任意字符串，通常用gets()输入字符串，而不用scanf()。 *为了避免多余的回车符影响数据的正常输入，整型、实型的数据也用gets()但作字符串读入，然后再用相应的函数转换成所需类型。 如：char t20; gets(t); sc_listi.scorej=atof(t); 同理， atoi(t)则转换成整型。 *但输入单个字符时，通常用：ch=getchar(); getchar(); 5、本例中，用结构体数组名作函数参数，传递的是数组的首地址,实现主、被调函数共用同一个结构体数组。,11.3指向结构体类型的指针,结构体变量在内存中占据一内存段，该内存段的首地址就是该结构体变量的指针。 通过指向结构体类型数据的指针变量可以间接的访问结构体变量，也可以使用指向结构体数据的指针变量访问结构体数组中的元素。 例11.3.1定义一结构体类型，表示复数。定义该类型的变量和指针变量，用指针变量访问结构体变量。 分析：复数由实部和虚部组成，因此该结构体类型有两个成员：real, image。,L11.3.1程序： main() struct complex /*表示复数的结构体类型*/ float real; float image; ; struct complex x=2,3, *p; p= /*通过p访问x*/ 运行结果：2+3i 2+3i /*两个输出结果相同*/,2 3,使用指向结构体数据的指针变量引用结构体成员的一般格式： 指针变量名-成员名 -为指向运算符，即取指针变量指向的结构体数据的成员。如：p-real 等价于 (*p).real 其含义为：取指针变量p指向的结构体数据的成员real。 例11.3.2使用指向结构体数组元素的指针引用数组元素：输入输出N个复数。 分析：复数用结构体类型表示，输入时用下标法引用数组元素，输出实用指针引用各元素。 注意：p+的含义是p指向下一个数组元素。 为了引用已定义的结构体类型，通常将结构体类型名定义为更简单的宏名。,struct complex int real; int image; ; #define COMPLEX struct complex #define N 5 main() COMPLEX ssN,*p; int i; printf(“n input %d complex:n“,N); for(i=0;i”引用成员*/ printf(“n %d+%di“,p-real,p-image); ,11.4动态内存分配与链表,动态内存分配的引入 问题：如果要在内存中保存一个班学生的数据，按照现有的手段，首先要知道该班的人数，然后据此定义数组，可是，每一个班的人数并不完全相同，并且是浮动的，用确定长度的数组无法保存任意班级学生的数据，如果定义的数组太大，造成内存浪费，太小将导致程序无法实现原功能要求。这显然不够理想和灵活。 解决以上问题的方法是使用动态内存分配：在程序运行中实时申请内存分配，申请到的内存在不用时还可以随时释放。这样就可以根据每次运行程序时要处理的数据的多少随时申请内存，因此可以处理任意人数的数据。,用于动态内存分配的和释放的函数： （1）malloc() 函数原型：void *malloc(unsigned int size) 功能：申请分配size字节的连续内存空间。若分配成功，函数返回所分配内存的首地址；否则返回空指针（NULL）。 （2）calloc() 函数原型:void *calloc(unsigned int n,unsigned int size) 功能：申请分配n各连续的内存空间、每个空间为size字节。若成功，返回所分配内存的首地址；否则返回空指针（NULL）。 （3）free() 函数原型：void free( void *p) 功能：释放以前分配到的、指针p指向的内存空间。无返回值。,例11.4.1编程实现：输入一批实验数据(整型)，计算其平均值。（个数由用户输入） #include #include main() int n,i, *p; float sum=0; printf(“n input datas num:“); scanf(“%d“,printf(“n input %d integer:“,n); for(i=0;in;i+,p+) scanf(“%d“,p); sum+=*p; printf(“n aver :%f“,sum/n); free(p); 程序分析： 特别提示： （1）使用分配失败是返回的空指针会造成程序的流产或系统的破坏，因此，程序中应先判断分配是否成功，然后再分别做出处理。 （2）所分配的首地址应先强制转换为所需的类型，然后使用。 （3）动态内存使用后应及时释放，否则，会导致内存资源的枯竭。,链表：是一种重要的数据结构，用来保存一批相同类型的结构体数据。与数组不同的是，链表中的各元素不要求连续存放，而且链表的长度事先不必确定。当要输入数据时，先向系统申请分配一个结构体数据的空间，因此实现链表时要用到动态内存分配技术。由于链表的组成元素-结点，在C语言中是用结构体来实现的，所以链表和链表操作是结构体应用的重要实例。 本节讨论最简单的链表：单向链表。 单向链表: 头指针 头结点 尾结点 链表结点： 结点是一结构体数据，其成员包括两部分：结点有效数据和结点指针（如图）。结点指针指向下一个结点，由此将所有结点“链”在一起、形成一根数据的“链条”。尾结点的指针为0，即空指针NULL，表示链表的结束。,单向链表的基本操作：建立链表、插入/删除结点、释放结点或整个链表。 例11.4 使用链表建立工人的工资单档案：编号、姓名、工资。并能及时添加记录、删除记录、插入记录、输出工资表。 分析： 首先定义每个记录的结构体类型： struct work long no; char name10; /*有效数据：3项*/ float salary; struct work *next; /*指向下一个结点的指针*/ ;,一、建立单向链表： 功能：输入一个或多个结点数据（工人编号输入0时结束），按输入的先后顺序生成链表。返回链表的头指针。 函数：struct work *create（） 结点指针head为头指针，指向第一个结点；指针p1指向新输入的结点，p2指向链表的尾节点。n表示结点的个数。 算法：首先输入一个结点数据，若该数据有效（即编号不等于0),n加1；然后将该结点加入链表：若n等于1，则该结点应是头结点，即head=p1; 否则，连接在尾结点后面：p2-next=p1; 然后p2后移：p2=p1;使得p2始终指向结点。重复以上过程。,申请一个结点空间并输入数据,struct work *input() struct work *q; float x; q=(struct work *)malloc(LEN); if(!q)printf(“n failure.“);exit(0); printf(“n input a workers information(no=0 for end):n“); printf(“ no:“); scanf(“%ld“, /*返回该结点的首地址*/ ,建立链表，返回头指针,struct work *create(void) struct work *head,*p1,*p2; int n=0; p1=p2=input(); head=NULL; while(p1-no!=0) n+; if(n=1) head=p1; else p2-next=p1; p2=p1; p1=input(); /*输入下一个人的信息*/ p2-next=NULL; return(head); ,二、添加结点,功能：在链表的末尾追加多个结点，直至输入的结点编号等于0为止。 函数：struct work *append(struct work *head) 算法：指针p指向链表的尾结点，q指向新输入的结点。 重复执行:若链表为空，则q指向的结点尾头结点；否则，将q链在p之后。,添加结点之链表尾,struct work *append(struct work *head2) struct work *q, *p=head2; q=input(); q-next=NULL; while(q-no!=0) if(head2!=NULL) while(p-next!=NULL) p=p-next; p-next=q; else head2=p=q; q=input();q-next=NULL; return(head2); ,三、输出链表各结点,算法： 指针p指向链表的头结点，然后重复:若p指向的结点不为空，即链表未结束，则输出链表的结点成员；p指向下一个结点。,输出链表各结点,void out_list(struct work *head) struct work *p; printf(“n no name salaryn“); p=head; if(head=NULL) printf(“n no data.“); else while(p!=NULL) printf(“n %4ld %10s %7.2f“,p-no,p-name,p-salary); p=p-next; ,四、按编号删除结点,函数： struct work *delete(struct work *head3, long no) 算法： 先判断链表是否为空， 若是，则结束； 否则，从头结点开始查找要删除的结点。若找到，则删除，即将其从链表中去掉，并释放该结点；否则，若到了链表的为结点仍未找到，则输出“not found”。,按编号删除结点,struct work *delete(struct work *head3,int no) struct work *p,*q=head3; if(head3=NULL) printf(“n list null.“); return(head3); while(no!=q-no ,在第n个结点前插入一个结点,分析： 变量p指向第n个结点，q指向第n-1个结点，即新结点插在p和q指向的结点之间。 分三种情况：1）插在头结点之前。 2）插在中间：t-next=p;q-next=t; 3）链表中无第n个结点。,在第n个结点前插入一个结点,struct work *insert(struct work *head,int n) int i; struct work *p=head,*q,*t; t=input(); if(n=1) t-next=head; head=t;return(head);/*插在表头*/ for(i=1;inext!=NULL) q=p;p=p-next; else break; if(ino!=0) q-next=t;t-next=p; return(head); ,主函数,#include #include #define LEN sizeof(struct work) main() struct work *head; long num; int n1; head=create(); printf(“n append :“); head=append(head); printf(“n insert:“); scanf(“%d“, ,11. 5 共用体,所谓共用体数据类型是指将不同的数据项组织为一个整体，它们在内存中占用首地址相同的一段存储单元。共用体也称为联合。例如： union exam int a; float b; char c; x;,共用体类型说明的一般形式为： union 共用体标识名 类型名1 共用体成员名表1； 类型名2 共用体成员名表2； 类型名n 共用体成员名表n； ； 其中union是关键字，是共用体类型的标志。共用体中的成员可以是简单变量，也可以是数组、指针、结构体和共用体。,11. 5. 2共用体变量的定义及引用,定义共用体变量的方式与结构体变量相似。 1定义类型的同时定义变量。 union data int i;