第4章结构化数据

1、计算基础C+语言实现,计算机的主要作用是对数据进行分析和处理。当数据中含有多条记录或多个属性时，如何将数据有效地存储在计算机中以方便后继的分析和处理，是利用计算机解决实际问题时要考虑的一个重要内容。本章重点介绍多记录数据和多属性数据的存储结构，以及如何使用C+实现这些数据的存储和处理。通过本章的学习，读者一方面能够根据自己的问题，判断出应该采用哪种数据结构；另一方面能够使用C+提供的相应语句，编写程序解决问题。本章还介绍枚举，并给出一个应用程序实例，该实例涉及基本的排序算法的思想，给读者以启发，激发读者利用计算思维解决更多、更复杂的问题的兴趣。,第4章 结构化数据,2,在实际生活中，经常遇到对

2、多条同一性质的记录进行处理和分析的情况，此时会涉及多记录数据的存储。例如,设甲班共有N名学生，要统计甲班某门课程考试中各个成绩范围的学生人数，其具体过程为: 提供原始数据，即N名学生的考试成绩。 设定初始状态，即在查看学生成绩前将各个成绩范围的学生人数置为0。 开始统计分析，即依次查看每名学生成绩并根据成绩更新相应成绩范围的学生人数。 待处理的原始数据中包含了N名学生的成绩，此时就要首先解决这种多记录数据的存储问题。,4.1 多记录数据的存储,3,在有的问题中，不仅待处理的是多记录数据，而且处理结果也是多记录数据。例如，设乙班共有M名学生、期末考试共考核C门课程，要分别统计乙班每名学生在C门课

3、程上的总成绩，其具体过程为: 提供原始数据，即M名学生在C门课程上的考试成绩。 设定初始状态，即在查看学生成绩前分别将每名学生的总成绩置为0。 开始统计分析，即对每名学生依次将其在C门课程上的成绩加到其总成绩上。 待处理的原始数据中包含了M名学生在C门课程上的考试成绩（即共MC个成绩），处理结果中包含了M名学生的总成绩，原始数据和处理结果中都涉及多记录数据的存储问题。,4.1 多记录数据的存储,4,根据数据自身的特性，可以将数据分为一维数据、二维数据、三维数据本书重点介绍易于从直观上理解的一维数据和二维数据。 4.1.1 一维数据 一维数据是指数据元素的值由一个因素唯一确定。,4.1 多记录数

4、据的存储,5,1. 一维数据问题实例 【例4-2】表4-2是各成绩级别所对应的成绩范围。设甲班共有N名学生，统计甲班某门课程考试中各成绩级别的学生人数。 问题求解思路: N名学生中每名学生的考试成绩由学生编号唯一确定，如图4-1所示。因此，待处理的原始数据是一维数据。解决该问题需要3步，其中第2步是第3章中所讲的迭代与选择的嵌套过程，根据学生成绩将相应成绩等级的学生人数增1。解决该问题的算法如表4-3所示。,4.1 多记录数据的存储,6,4.1 多记录数据的存储,7,2. 用C+提供的一维数组存储一维数据 对于一维数据的存储问题，C+提供了相应的一维数组，用户可以使用该数据结构存储待处理数据或

5、处理结果，编写程序完成问题的求解。 （1） 一维数组的定义 数组本质上是一组变量，即数组的每一个元素都是一个变量。与前面学习过的简单变量一样，在使用数组之前，必须先给出数组的定义。一维数组的定义形式为: ;,4.1 多记录数据的存储,8,指定了数组中每一个元素的类型，既可以是前面学习的int、float等基本数据类型，也可以是后面将要学习的指针、结构体、类等数据类型；的命名规则与简单变量的命名规则相同；方括号中的用来指明该数组中元素的数量，即数组的长度，它必须是整型常量、整型符号常量或枚举常量（关于枚举常量可参考4.3节）。 例如，如果要存储10名学生的成绩，就可以定义一个一维数组: int

6、score10; 或 const int SIZE = 10; int scoreSIZE; 上面的语句定义了一个名为score的一维数组，该数组的长度为10，共包含10个int类型的元素，可以用来存储10名学生的成绩。,4.1 多记录数据的存储,9,（2） 一维数组的初始化 同简单变量一样，在定义数组的同时可以为数组中的各个元素赋初值。一维数组的初始化形式为: =初值1, 初值2, , 初值N; 例如，在上述定义存储10名学生成绩的数组的同时，可以为其进行初始化: int score10=97, 85, 68, 95, 99, 73, 86, 75, 62, 53; 提示: score=97

7、, 88, 68, 95, 99, 73, 86, 75, 62, 53;/错误:初始化列表只能在数组定义时使用,4.1 多记录数据的存储,10,（3） 一维数组中元素的访问方法 一个数组包含多个元素，访问一维数组中某个元素的形式为: 方括号中的用来表明要访问元素的位置，可以是常量表达式、也可以是变量表达式，但必须是整数。对于长度为N的一维数组，其取值范围为0N-1。,4.1 多记录数据的存储,11,例如，对于上述定义并初始化的一维数组score，可以按如下方式访问其中的某个元素: coutscore; / 错误:对数组元素的访问只能逐个进行,如 / cinscore1;,4.1 多记录数据的

8、存储,12,【例4-4】根据表4-3给出的算法，编写程序，定义一维数组存储待处理数据，用C+提供的for语句和if语句实现求各成绩级别学生人数的问题。 参考程序如下: #include using namespace std; int main() int score10=97, 85, 68, 95, 99, 73, 86, 75, 62, 53; /定义一维数组score存储待处理的数据 int A, B, C, D, E;/定义变量保存各成绩等级的学生人数 int i;,4.1 多记录数据的存储,13,A=B=C=D=E=0; /在查看学生成绩前将各成绩级别的学生人数 /置为0依次查看每

9、名学生成绩并根据成绩更 /新相应成绩级别的学生人数 for (i=0; i=90 ,4.1 多记录数据的存储,14,cout成绩级别A的学生人数:Aendl 成绩级别B的学生人数:Bendl 成绩级别C的学生人数:Cendl 成绩级别D的学生人数:Dendl 成绩级别E的学生人数:Eendl; return 0; ,4.1 多记录数据的存储,15,4.1.2 二维数据 二维数据是指数据元素的值由两个因素共同确定。二维数据可以看作是由多个一维数据组成。,4.1 多记录数据的存储,16,1. 二维数据问题实例 【例4-5】设乙班共有M名学生，期末考试共考核语文、数学、英语3门课程，分别统计乙班每名

10、学生在这3门课程上的总成绩。 问题求解思路: M名学生中每名学生的考试成绩由学生编号和课程名共同确定，如图4-3所示。因此，待处理的原始数据是二维数据。解决该问题需要两步，其中第1步是第3章中所讲的迭代过程，对每名学生将其在3门课程上的成绩相加得到总成绩。解决该问题的算法如表4-4所示。,4.1 多记录数据的存储,17,2. 用C+提供的一维数组或二维数组存储二维数据 对于二维数据的存储问题，用户既可以使用C+提供的一维数组,也可以使用C+提供的二维数组，下面用一个实例讲解如何使用一维数组来存储二维数据。,4.1 多记录数据的存储,18,【例4-6】根据表4-4给出的算法，编写程序，定义两个一

11、维数组分别存储待处理的二维数据和处理后得到的一维数据，用C+提供的for语句实现求每名学生总成绩的问题。 参考程序如下: #include using namespace std; int main() int score6=90, 95, 85, 97, 89, 83;/定义一维数组 /score存储两名学生在3门课程上的成绩,第1名学生 /在3门课程上的成绩分别为90、95、85,第2名学生在 /3门课程上的成绩分别为97、89、83,4.1 多记录数据的存储,19,int total2;/定义一维数组total存储每名学生在3门课程 /上的总成绩 int i; /对每名学生将其在3门课程

12、上的成绩相加得到总成绩 for (i=0; i2; i+) totali=score3*i+score3*i+1+score3*i+2; /将每名学生的总成绩输出到屏幕上 for (i=0; i2; i+) cout第i+1名学生的总成绩为: totalistr; /从键盘输入abc cout using namespace std;,4.1 多记录数据的存储,26,int main() char str20;/定义一维字符型数组str存储待处理的数 int digitNum=0; /定义用于存储数字字符个数的变量 /digitNum并初始化为0 int N; /定义用于存储字符串长度的变量N

13、 int i; coutstr; /从键盘输入任一字符串保存在str中,如 /a2c3b69e0,4.1 多记录数据的存储,27,/输入字符串内容预先不确定,此处编写程序求字符串长度 for (N=0; N=0 ,4.1 多记录数据的存储,28,在实际生活中，待处理的数据往往具有多个属性，此时会涉及多属性数据的存储。例如，设甲班共有N名学生，每名学生的基本信息包括学号、姓名、入学成绩等多个属性，要查找入学成绩最高的学生并显示其基本信息，其具体过程为: 提供原始数据，即N名学生的基本信息。 设定初始状态，即假设第1名学生的入学成绩最高。 开始数据处理，即依次查看第2N名学生，将每名学生的入学成绩

14、与当前保存的最高入学成绩比较，如果高于最高入学成绩，则将最高入学成绩更新为该名学生的入学成绩。 待处理的原始数据中包含了N名学生的基本信息，每名学生的基本信息包括学号、姓名、入学成绩等多个属性，此时除了涉及4.1节中讲到的多记录数据的存储问题、还涉及多属性数据的存储问题。,4.2 多属性数据的存储,29,在有的问题中，数据的某个属性仍然是一个多属性数据。例如，在学生的基本信息中添加出生日期属性，出生日期本身又是一个多属性数据，由年、月、日3个属性构成。要查找在X年Y月出生的学生并显示其基本信息，其具体过程为: 提供原始数据，即N名学生的基本信息。 开始数据处理，即依次查看每名学生看其出生日期的

15、年份和月份是否与X和Y相同: 如果相同，则显示该名学生的信息。如果所有学生都不满足查找条件，则查找失败。,4.2 多属性数据的存储,30,1. 多属性数据问题实例 【例4-12】在N名学生中查找入学成绩最高的学生并显示其基本信息，每一名学生的基本信息包括学号、姓名、入学成绩。 问题求解思路: N名学生中每名学生的基本信息由学号唯一确定，因此，待处理的原始数据是一维数据。另外，每名学生又包含多个属性，涉及多属性数据的存储。解决该问题需要3步，其中第2步是第3章中所讲的迭代与选择的嵌套过程，m中始终保存着当前所看到的前i名学生中具有最高入学成绩的学生位置。解决该问题的算法如表4-7所示。,4.2

16、多属性数据的存储,31,4.2 多属性数据的存储,32,2. 用C+提供的结构体存储多属性数据 对于多属性数据的存储问题，C+提供了相应的结构体，用户可以根据待解决问题定义结构体类型，并使用结构体类型定义变量实现多属性数据的存储。 （1） 结构体类型的定义 结构体类型定义的一般形式为: struct ;,4.2 多属性数据的存储,33,其中，struct是关键字，表示结构体类型定义的开始。就是定义的结构体类型的名称。包含了若干个成员的声明，每个成员的声明形式为: ; 一个结构体类型定义的最后必须以分号结束。 例如，如果一名学生的基本信息包括学号、姓名和入学成绩，就可以定义一个学生结构体类型:,

17、4.2 多属性数据的存储,34,struct Student char num8; char name10; int score; ; 上面的语句定义了一个名为Student的结构体类型，声明了3个成员: 一维字符型数组成员num和name分别用于保存学生的学号和姓名，int型成员score用于保存学生的入学成绩。,4.2 多属性数据的存储,35,（2） 结构体变量的定义 与使用int等基本数据类型定义变量一样，使用结构体类型可以定义相应的结构体变量存储多属性数据。结构体变量的定义方法有两种。 先定义结构体类型，再定义结构体变量 例如，前面定义结构体类型Student后，就可以利用Studen

18、t类型定义结构体变量: Student s1, s2; 上面的语句定义了两个Student类型的结构体变量s1和s2，使用它们可以存储两名学生的基本信息。 定义结构体类型的同时定义结构体变量（略）,4.2 多属性数据的存储,36,（3） 结构体变量的初始化 同其他类型的变量一样，在定义结构体变量的同时可以为结构体变量中的各个成员赋初值。结构体变量的初始化形式为: =成员1初值, 成员2初值, , 成员N初值; 例如，在上述定义存储结构体变量s1和s2的同时，可以为其进行初始化: Student s1=1210101, Zhangsan, 615, s2=1210102, Lisi, 608;,

19、4.2 多属性数据的存储,37,提示: 在C+中，初始化列表只能在定义结构体变量时使用，后面要对结构体变量中的成员赋值则只能逐个进行。例如，下面的语句是错误的: s1=1210103, Wangwu, 610;/错误:初始化列表只 /能在定义结构体变量时使用 （4） 结构体变量的使用 一个结构体变量包含多个成员，访问结构体变量中某个成员的形式为: . 其中，“.”是成员运算符。,4.2 多属性数据的存储,38,例如，对于上述定义并初始化的结构体变量s1和s2，可以按如下方式访问其中的某个成员: s2.score; /将从键盘输入的数据保存在s2的3个成员中,如

20、 /输入1210103 Wangwu 610,则s2中的成员 /num、 name和score存储的数据分别为 /1210103、Wangwu和610,4.2 多属性数据的存储,39,提示: 在C+中，对结构体变量中成员的访问只能逐个进行、不能整体进行。例如，下面的语句是错误的: couts2;/错误:对结构体变量中成员的访问只能逐个进行 相同类型的结构体变量之间可以整体赋值，例如，下面的语句是正确的: s1=s2;/正确:将s2各成员的值赋给s1的各成员,4.2 多属性数据的存储,40,如果结构体变量中的某个成员仍然是结构体类型的，则要对数据成员进行多层引用。例如: struct Date

21、int year,month,day; struct Student char num8,name10; int score; Date birthday; ; 则要访问学生stu的出生年份，应使用stu.birthday.year。,4.2 多属性数据的存储,41,（5） 结构体数组 同其他类型定义数组的形式一样，可以定义结构体类型的数组。例如，如果要操作多名学生的信息，可以定义Student结构体类型的数组: Student stu3; 上面的语句定义了Student类型的结构体数组stu，它有3个元素stu0、stu1、stu2，每个元素都是一个结构体变量，可以用于保存一名学生的信息。使用stui.num、、stui.score（其中i的取值为0、1、2）等形式访问某名学生的学号、姓名和入学成绩。 对结构体数组也可以在定义的同时进行初始化，例如: Student stu3=1210101, Zhangsan, 615, 1210102, Lisi, 608, 1210103, Wangwu, 610;,4.2 多属性数据的存储,42,【例4-14】根据表4-7给出的算法，编写程序，定义学