第9章结构体共用体.doc

第11章结构体与共用体 14/14第11章 结构体与共同体11.1 概 述结构体（structure）是一种数据类型，它把互相联系的数据组合成一个整体。例、一个学生的学号、姓名、性别、年龄、成绩、地址，是互相联系的数据，在C语言中用“结构体（structure）”来定义。struct studentintnum; /* 学号 */char name20;/* 姓名 */char sex; /* 性别 */int age; /* 年龄 */floatscore; /* 成绩 */char addr30;/* 地址 */； struct 是关键字，不能省略。student是定义的结构体类型名。结构体中的每一项数据，称为结构体“成员”（member）或“分量”。“结构体”在大多数资料中被称为“结构”。112 结构体类型的定义结构体是一种数据类型（像int、char、flaot是数据类型一样），可以用它定义变量。用结构体类型定义变量的方式有三种：1、先定义结构体类型，再定义变量例、struct student intnum; /* 学号 */char name20;/* 姓名 */char sex; /* 性别 */int age; /* 年龄 */floatscore; /* 成绩 */char addr30;/* 地址 */； struct student student1, student2; 结构体变量中的各成员，在内存中顺序存放。结构体变量所占内存大小用运算符sizeof计算。它是各各成员所占字节数总和。 例、printf( %d %d n,sizeof(struct student), sizeof(student1); 为了方便，可以这样定义结构体变量：#define STUDENT struct studentSTUDENT intnum; char name20;char sex; int age; floatscore; char addr30;； STUDENT student1, student2;2、在定义类型的同时定义变量struct student intnum; /* 学号 */char name20;/* 姓名 */char sex; /* 性别 */int age; /* 年龄 */floatscore; /* 成绩 */char addr30;/* 地址 */student1, student2； 3、直接定义变量struct intnum; /* 学号 */char name20;/* 姓名 */char sex; /* 性别 */int age; /* 年龄 */floatscore; /* 成绩 */char addr30;/* 地址 */student1, student2； 4、成员是另一个结构体变量struct date /*日期结构 */int month; /* 月 */int day;/* 日 */int year; /* 年 */； struct student intnum; /* 学号 */char name20;/* 姓名 */char sex; /* 性别 */int age; /* 年龄 */struct date birthday; /* 成员是另一个结构体变量 */char addr30;/* 地址 */ student1, student2； 11.3 结构体变量的引用1、一般情况下，不能将一个结构体变量作为整体来引用，只能引用其中的成员（分量）。引用结构体成员的方式：结构体变量名.成员名.是“成员运算符”（分量运算符）例1、printf(%d,%s,%c,%d,%f,%s, student1.num, , student1.sex, student1.age, student1.score, sutdent1.addr);例2、student2.score = student1.score;sum = student1.score + student2.score;student1.age+;+student1.age;例3、scanf(%d, &student1.num);2、当成员是另一个结构体变量时，应一级一级地引用成员。例4、student1.num;;student1.birthday.month;student1.birthday.day;student1.birthday.year;3、仅在以下两种情况下，可以把结构体变量作为一个整体来访问。（1） 结构体变量整体赋值，例、student2 = student1;（2）取结构体变量地址，例、printf(%x, &student1); /*输出student1的地址 */11.4 结构体变量的初始化struct student long int num; /* 学号 */char name20;/* 姓名 */char sex; /* 性别 */char addr20;/* 地址 */a = 89031, Li Lin, M, 123 Beijing Road； 注意：不能在结构体内赋初值。例、struct student long int num = 89031;char name20 = Li Lin;char sex = M;char addr30 = 123 Bejing Road;a;11.5 结构体数组1、结构体数组的定义struct studentint num;char name20;char sex;int age;float score;char addr30;struct student stu3; /*3个元素的结构体数组 */2、结构体数组的初始化struct studentint num;char name20;char sex;int age;float score;char addr30; stu3 = 10101,Li Lin, M, 18, 87.5, 103 Bejing Road，10102,Zhang Fun,M, 19, 99, 130 Shanghai Roaad，10104,Wang Min, F, 20, 78.5, 1010 Zhongshan Road ；3、举例例11.1对候选人得票的统计程序。设有三个候选人，每次输入一个得票的候选人的名字，要求最后输出各候选人得票结果。#include stdio.h#include string.hstruct person/*候选人信息结构体 */ char name20; /* 姓名*/int count; /* 得票数 */leader3 = Li, 0, Zhang,0,Fun, 0 ;void main() int i,j;char leader_name20; /*输入得票人姓名 */for(i=1; i=10; i+) /* 设有10个人参加投票 */scanf(%s, leader_name);for (j=0; j3; j+) /* 得票人姓名与3个候选人姓名比较 */if (strcmp(leader_name, ) = 0) stui.count+; printf(n); for(i=0; i引用结构体中的成员。例、p-nump-namep-sexp-score注：也可以这样引用（*p）.num，但很少用。2、指向结构体数组的指针struct student stu3;struct student *p = stu; /* 指向stu0 */p+; /* 指向stu1 */p+; /* 指向stu2 */p = &stu;p-num; /* 引用stu0.num */p+;p-num; /* 引用stu1.num */p+;p-num; /* 引用stu2.num */3、用结构指针作函数的参数例11.2有一个结构体变量stu，内含学生学号、姓名和三门课程的成绩。要求在main中赋值，在函数print中打印输出。#include stdio.h#include string.h#define format %dn %sn %fn %fn %fnstruct student int num; /*学号 */char name20; /* 姓名*/float score3; /* 三门课程的成绩 */; void print(struct student *p); /*print函数原型声明 */void main()struct student stu;stu.num = 12345;strcpy(, Li Li); stu.score0 = 67.5;stu.score1 = 89;stu.score2 = 78.6; print(&stu); void print(struct student *p) /*print函数定义 */printf(format, p-num, p-name, p-score0, p-score1, p-score2); printf(n); （1）结构体的成员作函数的参数。与普通变量作函数参数的用法相同。值传送，不能修改实参的值。（2）结构体指针作函数的参数。将结构体的地址传送给函数，效率高，可以修改实参的值。（3）结构体作函数的参数。将结构体的全部成员值传送给函数，效率低，不能修改实参的值。4、举例例11.3 有4个学生，每个学生包括学号、姓名和成绩。要求找出成绩最高者的姓名和成绩。#include stdio.hvoid main() struct student int num; /* 学号 */char name20; /* 姓名*/float score; /* 成绩 */;struct student stu4; /* 4个学生 */struct student *p;int i;int temp = 0; /*成绩最高学生在数组中的序号，03 */ float max; /* 最高成绩 */for(i=0; i4; i+) /* 输入4个学生的学号、姓名、成绩 */scanf(%d %s %f, &stui.num, , &stui.score); for(max=stu0.score, i=1; i max)max = stui.score;temp = i; p = stu + temp; /* p指向成绩最高的学生结构 */printf(nThe maximum score:n);printf(No.: %dn name: %sn score: %4.1fn,p-num, p-name, p-score); 动态存储分配函数malloc和free11.7 用结构体指针处理链表一、链表概述链表是一种最常见的数据结构，它动态地进行存储分配。数组：必须事先定义固定的长度（元素个数），不能适应数据动态地增减的情况。当数据增加时，可能超出原先定义的元素个数；当数据减少时，造成内存浪费。链表动态地进行存储分配，可以适应数据动态地增减的情况，且可以方便地插入、删除数据项。（数组中插入、删除数据项时，需要移动其它数据项）。链表有单向链表、双向链表、环形链表等形式。以单向链表为例、链表有一个“头指针”head，它指向链表的第一个元素。链表的一个元素称为一个“结点”（node）。结点中包含两部分内容，第一部分是结点数据本身，如图中的、所示。结点的第二部分是一个指针，它指向下一个结点。最后一个结点称为“表尾”，表尾结点的指针为空（NULL）。在链表中插入一个结点，比如，在结点后插入结点P，只需使指向，使指向。在链表中删除一个结点，比如删除结点C，只需使指向，并删除结点C所占内存。因此，用链表作插入、删除操作非常方便。链表结点数据可以用结构体来描述，例如、struct studentint num;float score;struct student *next; /* 指向下一结点 */ ；链表需要动态地进行存储分配，在语言中，使用以下函数进行动态存储分配和释放。1、void * malloc(size_t size)在动态存储区分配长度为size的连续空间，并返回指向该空间起始地址的指针。若分配失败（系统不能提供所需内存），则返回NULL。2、void * calloc(size_t n, size_t size)在动态存储区分配n个长度为size的连续空间，并返回指向该空间起始地址的指针。若分配失败（系统不能提供所需内存），则返回NULL。3、void free(void * ptr)释放ptr指向的内存空间。ptr是malloc()或calloc()函数返回的值。注意、（）上述函数的原型在alloc.h和stdlib.h中定义。在程序中必须包含这两个头文件。（）size_t是专用于描述内存大小和计数值的数据类型， 等于unsigned int。二、建立链表例11.4写一个函数creat()，建立一个有5个学生的单向链表。分析建立过程：设：链表结构为：struct studentlongnum;float score;struct student *next;当输入的num等于零时，表示建立过程结束。定义以下变量：struct student *head; /* 表头 */struct student *p1; /* 新建结点 */struct student *p2; /* 表尾结点 */通过以上分析，可以得到创建链表的算法。程序：#include stdio.h#include alloc.h#include stdlib.hstruct studentlongnum;float score;struct student *next;#define LEN sizeof(struct student)/* 注意，#define NULL 0不需要，因为，NULL已在stdio.h中定义 */int n;struct student * creat() /* 创建链表，并返回表头指针 */struct student *head; /* 表头 */struct student *p1; /* 新建结点 */struct student *p2; /* 表尾结点 */n = 0; /* 结点数为0 */head = NULL; /* 还没有任何结点，表头为指向空 */p1 = (struct student *)malloc(LEN); /* 创建一个新结点p1 */p2 = p1; /* 表尾p2也指向p1 */ scanf(%ld,%f, &p1-num, &p1-score); /* 读入第一个结点的学生数据 */while(p1-num != 0) /* 假设num=0表示输入结束 */n = n + 1;if (n = 1) head = p1; /* 第一个新建结点是表头 */elsep2-next = p1; /* 原表尾的下一个结点是新建结点 */p2 = p1; /* 新建结点成为表尾 */p1 = (struct student *)malloc(LEN); /* 新建一个结点 */scanf(%ld,%f, &p1-num, &p1-score); /* 读入新建结点的学生数据 */ free(p1); /* 对于num=0的结点，未加入链表，应删除其空间 */p2-next = NULL; /* 输入结束，表尾结点的下一个结点为空 */return (head);/* 返回表头指针 */ 三、输出链表只要已知表头结点，通过p-next可以找到下一个结点，从而可以输出链表的全部结点数据。void print(struct student *head)struct student *p;printf(nNow, These %d records are:n, n); p = head;if (p = NULL) return;do printf(%ld %5.1fn, p-num, p-score); p = p-next;while(p != NULL); 四、删除一个结点删除一个结点的算法： 应考虑以下情况：、找到需要删除的结点，用p1指向它。并用p2指向p1的前一个结点。、要删除的结点是头结点。、要删除的结点不是头结点根据以上情况分析，得到删除一个结点的算法：程序：在链表head中删除学号为num的结点。以表头指针head和需要删除的结点的num（学号）为参数，返回删除操作后的链表表头。struct student * del(struct student *head, long num)struct student *p1; /* 指向要删除的结点 */struct student *p2; /* 指向p1的前一个结点 */ if (head = NULL) /* 空表 */ printf(n List is NULLn);return (head); p1 = head;while(num != p1-num & p1-next != NULL) /* 查找要删除的结点 */p2 = p1;p1 = p1-next;if (num = p1-num) /* 找到了 */if (p1 = head) /* 要删除的是头结点 */head = p1-next;else/* 要删除的不是头结点 */p2-next = p1-next;free(p1); /* 释放被删除结点所占的内存空间 */* 教材p235称：删除一个结点，并不是真正从内存把它抹掉 ? */printf(delete: %ldn, num);n = n - 1; else /* 在表中未找到要删除的结点 */printf(%ld not foundn);return (head); /* 返回新的表头 */ 五、对链表的插入操作设在链表中，各结点按成员num（学号）由小到大顺序存放，把结点p0插入链表。用指针p0指向待插入结点，设把p0插在p1结点之前，插入算法：1、在p1之前、p2之后插入p02、将p0插入第一个结点之前3、将p0插入表尾结点之后4、找到应插入的位置应插入的位置：p1之前、p2之后。在链表中，各结点按成员num（学号）由小到大顺序存放，从第一个结点开始，把待插入结点p0-num与每一个结点p1-num比较，若(p0-num) (p1-num)，则p1移到下一个结点。同时，p2也移到下一个位置。根据以上分析，得出插入算法：程序：在链表head中，插入stud结点，并返回新链表的表头。struct student * insert(struct student *head, struct student *stud) struct student *p0; /* 待插入结点 */struct student *p1; /* p0插入p1之前、p2之后 */struct student *p2; p1 = head;p0 = stud;if(head = NULL) /* 原链表是空表 */head = p0;p0-next = NULL;elsewhile (p0-num p1-num) & (p1-next != NULL) /*查找待插入位置 */ p2 = p1;p1 = p1-next; if(p0-num num) /* num从小到大排列，p0应插入表内（不是表尾） */ if (p1 = head) /* p1是表头结点 */ head = p0;p0-next = p1; else p2-next = p0;p0-next = p1; else /* p0插入表尾结点之后 */p1-next = p0;p0-next = NULL; n = n + 1; /* 结点数加1 */return (head); 六、主程序主程序（一）（有错）void main()struct student * head;struct student stu;long del_num;printf(input records:n); head = creat(); /* 建立链表，并返回表头 */print(head);/* 输出链表 */printf(nInput the deleted number:);scanf(%ld, &del_num);head = del(head, del_num); /* 从链表中删除del_num结点 */print(head); /* 输出链表 */printf(nInput the inserted record:);scanf(%ld,%f, &stu.num, &stu.score);head = insert(head, &stu); /* 在链表中插入一个结点stu */print(head);/* 输出链表 */ 该程序插入多个结点时要出错。因为，使用一个普通变量stu不能代表多个结点。正确的做法是：每一个插入的结点都应有自己的内存空间，因此，应在插入时为需要插入的结点分配内存。主程序（二）（正确的程序）void main()struct student * head;struct student * stu;long del_num;printf(input records:n); head = creat(); /* 建立链表，并返回表头 */print(head);/* 输出链表 */printf(nInput the deleted number:);scanf(%ld, &del_num);while(del_num != 0) head = del(head, del_num); /* 从链表中删除del_num结点 */print(head); /* 输出链表 */printf(nInput the deleted number:);scanf(%ld, &del_num); printf(nInput the inserted record:);stu = (struct student *)malloc(LEN);scanf(%ld,%f, &stu-num, &stu-score);while(stu-num != 0) head = insert(head, stu); /* 在链表中插入一个结点stu */print(head);/* 输出链表 */ printf(nInput the inserted record:);stu = (struct student *)malloc(LEN);scanf(%ld,%f, &stu-num, &stu-score); free(stu); /*对于num=0的结点，未插入，应删除其空间 */ 118 联合（共用体）一、共用体的概念当需要把不同类型的变量存放到同一段内存单元，或对同一段内存单元的数据按不同类型处理，则需要使用“共用体”数据结构。例、把一个整型变量、一个字符型变量、一个实型变量放在同一个地址开始的内存单元中。共用体的定义形式：union 共用体名成员列表； 变量列表；例、 union dataint i;char ch;float f; 注意区分：“共用体”：各成员占相同的起始地址，所占内存长度等于最长的成员所占内存。“结构体”：各成员占不同的地址，所占内存长度等于全部成员所占内存之和。二、共用体变量的引用只能引用共用体变量的成员，如、union data a;a.i;a.ch;a.f; 三、共用体类型数据的特点、共用体变量中的值是最后一次存放的成员的值，如、a.i = 1;a.ch = a;a.f = 1.5;完成以上三个赋值语句后，共用体变量的值是1.5，而a.i=1和a.ch=a已无意义。、共用体变量不能初始化，例、union dataint i;char ch;float f;a=1,a, 1.5; 例11.12 设有若干个人员的数据，其中有学生和教师。学生数据包括：姓名、号码、性别、职业、班级。教师数据包括：姓名、号码、性别、职业、职务。如上图、要求输入人员数据，然后输出。分析：学生数据的class(班级)和教师数据的position(职务)类型不同，但在同一表格中，使用“共用体”数据结构。struct int num;char name10;char sex;char job;unionint class; /* 班级 */char position10; /* 职务 */category;person2; /* 2个人员数据 */void main()int i;for(i=0;i2;i+) /* 输入2个人员的数据 */scanf(%d %s %c %c, &personi.num, &, &personi.sex, &personi.job); if(personi.job = S) /*学生 */scanf(%d, &personi.category.class); /* 输入班级 */else if(personi.job = T) /* 教师 */scanf(%s, personi.category.position); /* 输入职务 */else printf(Input error!); printf(n);printf(No. name sex job class/positionn); for(i=0;i sun).4、整型与枚举类型是不同的数据类型，不能直接赋值，如、workday = 2; /* workday是枚举类型 */但可以通过强制类型转换赋值，如、workday = (enum weekday)2;例11.13口袋里有红、黄、蓝、白、黑五种颜色的球若干个。每次从口袋中取出三个球，打印出三种不同颜色球的可能取法。分析：球的颜色只可能取五种值，用枚举类型变量处理。#include stdio.hvoid main()enum color red, yellow, blue, white, black; /*枚举类型 */enum color i,j,k,pri;int n,loop;n = 0; /* 不同颜色的组合序号 */for(i=red; i=black; i+) for(j=red; j=black; j+) if (i != j)for(k=red; k=black; k+) if (k != i) & (k != j)n = n + 1;printf(%-4d,n); /* 组合序号 */for(loop = 1;loop=3; loop+) /* 循环输出三个球的颜色 */switch(loop)case 1: pri = i; break; /* 第1个球 */case 2: pri = j; break; /* 第2个球 */case 3: pri = k; break; /* 第3个球 */ defa