第11章 结构体与共用体.ppt

1、第11章 结构体与共同体,为将不同数据类型、但相互关联的一组数据，组合成一个有机整体使用，C语言提供一种称为“结构”的数据结构。 11.1 结构类型与结构变量的定义 11.2 结构变量的引用与初始化 11.3 结构数组 11.4 指向结构类型数据的指针 11.5 链表处理结构指针的应用 11.6 共用型和枚举型 11.7 定义已有类型的别名,11.1 结构类型与结构变量的定义,C语言中的结构类型，相当于其它高级语言中的“记录”类型。 11.1.1 结构类型定义 struct 结构类型名 /* struct是结构类型关键字*/ 数据类型 数据项1; 数据类型 数据项2; 数据类型 数据项; ;/

2、* 此行分号不能少！*/ 案例11.1 定义一个反映学生基本情况的结构类型，用以存储学生的相关信息。/*案例代码文件名：AL11_1.h。*/*功能：定义一个反映学生基本情况的结构类型*/,struct date /*日期结构类型：由年、月、日三项组成*/ int year; int month; int day; ; struct std_info/*学生信息结构类型：由学号、姓名、性别和生日共4项组成*/ char no7; char name9; char sex3; struct date birthday; ; struct score/*成绩结构类型：由学号和三门成绩共4项组成*/

3、 char no7; int score1; int score2; int score3; ;,例子图解,struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; ;,（1）“结构类型名”和“数据项”的命名规则，与变量名相同。 （2）数据类型相同的数据项，既可逐个、逐行分别定义，也可合并成一行定义。 例如，本案例代码中的日期结构类型，也可改为如下形式： struct date int year, month, day; ; （3）结构类型中的数据项，既可以是基本数据类型，也允许是另一个已

4、经定义的结构类型。 例如，本案例代码中的结构类型std_info，其数据项“birthday”就是一个已经定义的日期结构类型date。 （4）本书将个数据项称为结构类型的个成员（或分量）。,11.1.2 结构变量定义 用户自己定义的结构类型，与系统定义的标准类型（int、char等）一样，可用来定义结构变量的类型。 1.定义结构变量的方法，可概括为两种： （1）间接定义法先定义结构类型、再定义结构变量 例如，利用案例11.1中定义的学生信息结构类型std_info，定义了一个相应的结构变量student： struct std_info student; 结构变量student：拥有结构类型的

5、全部成员，其中birthday成员是一个日期结构类型，它又由3个成员构成。 注意：使用间接定义法定义结构变量时，必须同时指定结构类型名。,（2）直接定义法在定义结构类型的同时，定义结构变量 例如，结构变量student的定义可以改为如下形式： struct std_info student; 同时定义结构类型及其结构变量的一般格式如下： struct 结构类型名 结构变量表； 注意：还可以省略结构类型名。 2.说明 （1）结构类型与结构变量是两个不同的概念，其区别如同int类型与int型变量的区别一样。 （2）结构类型中的成员名，可以与程序中的变量同名，它们代表不同的对象，互不干扰。,11.2

6、 结构变量的引用与初始化,案例11.2 利用案例11.1中定义的结构类型struct std_info，定义一个结构变量student，用于存储和显示一个学生的基本情况。 /*案例代码文件名：AL11_2.C*/#include“AL11_1.h/*定义并初始化一个外部结构变量student */struct std_info student=000102,“zhangsan,“M,1980,9,20;main() printf(No: %sn,student.no); printf(Name: %sn,); printf(Sex: %sn,student.sex);

7、printf(Birthday: %d-%d-%dn,student.birthday.year, student.birthday.month, student.birthday.day); ,struct std_info char no7; char name9; char sex3; struct date birthday; ;,程序运行结果： No: 000102 Name: zhangsan Sex: M Birthday:1980-9-20 1.结构变量的引用规则 对于结构变量，要通过成员运算符“.”，逐个访问其成员，且访问的格式为： 结构变量.成员 /*其中的“.”是成员运算

8、符*/ 例如，案例中的student.no，引用结构变量student中的no成员；引用结构变量student中的name成员，等等。,如果某成员本身又是一个结构类型，则只能通过多级的分量运算，对最低一级的成员进行引用。 此时的引用格式扩展为： 结构变量.成员.子成员.最低1级子成员 例如，引用结构变量student中的birthday成员的格式分别为： student.birthday.year student.birthday.month student.birthday.day （1）对最低一级成员，可像同类型的普通变量一样，进行相应的各种运算。 （2）既可引用结

9、构变量成员的地址，也可引用结构变量的地址。,例如，,/*主函数main()*/ main() int i; /*打印表头: 表示1个空格字符*/ printf(No.NameSexBirthdayn); /*输出三个学生的基本情况*/ for(i=0; i3; i+) printf(%-7s,studenti.no); printf(%-9s,); printf(%-4s,studenti.sex); printf(%d-%d-%dn,studenti.birthday.year, studenti.birthday.month, studenti.birthday.

10、day); ,程序运行结果： No. Name Sex Birthday 000102 zhang M 1980-9-20 000105 li M 1980-8-15 000112 wang F 1980-3-10 与结构变量的定义相似，结构数组的定义也分直接定义和间接定义两种方法，只需说明为数组即可。 与普通数组一样，结构数组也可在定义时进行初始化。初始化的格式为： 结构数组n初值表1，初值表2，.，初值表n 例如，本案例中的结构数组student3。,11.4 指向结构类型数据的指针,结构变量在内存中的起始地址称为结构变量的指针。 11.4.1 指向结构变量的指针 案例11.4 使用指向结

11、构变量的指针来访问结构变量的各个成员。/*案例代码文件名：AL11_4.C*/ #include AL11_1.h struct std_info student=“000102”,“Zhangsan”,“M”,1980,9,20;main() struct std_info *p_std= ,struct std_info char no7; char name9; char sex3; struct date birthday; ;,通过指向结构变量的指针来访问结构变量的成员，与直接使用结构变量的效果一样。一般地说，如果指针变量pointer已指向结构变量var，则以下三种形式等价： （1

12、）var.成员 （2）pointer-成员 （3）(*pointer).成员 /* “*pointer”外面的括号不能省！*/ 注意：在格式（1）中，分量运算符左侧的运算对象，只能是结构变量，；而在格式（2）中，指向运算符左侧的运算对象，只能是指向结构变量（或结构数组）的指针变量，否则都出错。 思考题：如果要求从键盘上输入结构变量student的各成员数据，如何修改程序？,struct std_info char no7; char name9; char sex3; struct date birthday; ;,11.4.2 指向结构数组的指针 案例11.5 使用指向结构数组的指针来访问结

13、构数组。 /*案例代码文件名：AL11_5.C*/ #include AL11_1.h /*定义并初始化一个外部结构数组student */ Struct std_info student3=000102,Zhang,M,1980,5,20, 000105,LiSi,M,1980,8,15, 000112,Wang,F,1980,3,10 ;,main() struct std_info *p_std=student; int i=0; /*打印表头*/ printf(No.NameSexBirthdayn); /*输出结构数组内容*/ for( ; ino, p_std-name, p_st

14、d-sex); printf(%4d-%2d-%2dn, p_std-birthday.year, p_std-birthday.month, p_std-birthday.day); 如果指针变量p已指向某结构数组，则p+1指向结构数组的下一个元素，而不是当前元素的下一个成员。 另外，如果指针变量p已经指向一个结构变量（或结构数组），就不能再使之指向结构变量（或结构数组元素）的某一成员。如果一定要将此地址赋给p就使用强制类型转换，将成员地址转换成p的类型。 例如：p=(struct std_info *),11.4.3 指向结构数据的指针作函数参数 案例11.6 用

15、函数调用方式，改写案例11.5：编写一个专门的显示函数display()，通过主函数调用来实现显示。 /*案例代码文件名：AL11_6.C*/ #include AL11_1.h /*定义并初始化一个外部结构数组student */ struct std_info student3=000102,zhang, M,1980,5,20, 000105, LiSi, M,1980,8,15, 000112, Wang, F,1980,3,10 ; /*主函数main()*/ main() void display(struct std_info *p_std) ; /*函数说明*/ int i=0

16、; /*打印表头*/ printf(No.NameSexBirthdayn); /*打印内容*/ for( ; i3; i+) display( student + i ); printf(n); ,void display(struct std_info *p_std) printf(%-7s%-9s%-4s, p_std-no, p_std-name, p_std-sex); printf(%4d-%2d-%2dn, p_std-birthday.year, p_std-birthday.month, p_std-birthday.day); ,将一个结构体变量的值传递给另一个函数的方法有

17、3个： 用结构体变量的成员作参数,用法和普通变量作参数是一样的,属于“值传递”。 用结构体变量做实参，采取的也是“值传递”。此时，形参必须也是同类型的结构体变量。 用指向结构体变量的指针做实参，将结构体变量的地址传给形参。,11.5 链表处理结构指针的应用,11.5.1 概述 1链表结构 链表作为一种常用的、能够实现动态存储分配的数据结构，在数据结构课程中有详细介绍。为方便没有学过数据结构的读者，本书从应用角度，对链表作一简单介绍。P294图11.10所示为单链表。 （1）头指针变量head指向链表的首结点。 （2）每个结点由2个域组成： 1）数据域存储结点本身的信息。 2）指针域指向后继结点

18、的指针。 （3）尾结点的指针域置为“NULL（空）”，作为链表结束的标志。,线性表的链接存储结构及实现,单链表,数据域,指针域,单链表是由若干结点构成的； 单链表的结点只有一个指针域。,data：存储数据元素 next：存储指向后继结点的地址,2. 静态链表 所有的结点都是在程序中定义的，不是临时开辟的，也不能用完后就释放，这种链表称为“静态链表”。 案例11.7建立一个静态链表，它由3个学生数据的结点组成。输出各结点中的数据。 /*案例代码文件名：AL11_7.C*/ struct student long num; float score; struct student *next; ;,

19、main() struct student a,b,c,*head,*p; a.num=99101;a.score=87; b.num=99102;b.score=79; c.num=99103;c.score=69; head= 运行结果：99101 87.0 99102 79.0 99103 69.0,11.5.2 处理动态链表所需的函数 malloc函数 原型：void *malloc(unsigned int size) 功能：在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。 int *p; p=(int *)malloc(sizeof(int); calloc函数 原型： vo

20、id *calloc(unsigned n，unsigned size) 功能：在内存的动态存储区中分配n个长度为size的连续空间。 int *p; p=(int *)calloc(10,sizeof(int); free函数 原型：void free(void *p) 功能：释放由p指向的内存区。 free(p); 以上函数原型包含在：stdlib.h，alloc.h,11.5.3 对链表的基本操作 1. 对链表的基本操作有：创建、检索（查找）、插入、删除和修改等。 （1）创建链表是指，从无到有地建立起一个链表，即往空链表中依次插入若干结点，并保持结点之间的前驱和后继关系。 （2）检索操作

21、是指，按给定的结点的索引号或检索条件，查找某个结点。如果找到指定的结点，则称为检索成功；否则，称为检索失败。 （3）插入操作是指，在结点ki-1与ki之间插入一个新的结点k，使线性表的长度增1，且ki-1与ki的逻辑关系发生如下变化： 插入前，ki-1是ki的前驱，ki是ki-1的后继；插入后，新插入的结点k成为ki-1的后继、ki的前驱。 （ 4）删除操作是指，删除结点ki，使线性表的长度减1，且ki-1、ki和ki+1之间的逻辑关系发生如下变化： 删除前，ki是ki+1的前驱、ki-1的后继；删除后，ki-1成为ki+1的前驱，ki+1成为ki-1的后继。,2. 语言对链表结点的结构描述

22、在语言中，用结构类型来描述结点结构。例如： struct grade char no7;/*学号*/ int score;/*成绩*/ struct grade *next;/*指针域*/ ; 11.5.4 创建一个新链表 案例11.8 编写一个create()函数，按照规定的结点结构，创建一个单链表（链表中的结点个数不限）。,基本思路： 首先向系统申请一个结点的空间，然后输入结点数据域的（2个）数据项，并将指针域置为空（链尾标志），最后将新结点插入到链表尾。对于链表的第一个结点，还要设置头指针变量。 另外，案例代码中的3个指针变量head、new和tail的说明如下： （1）head头指针变

23、量，指向链表的第一个结点，用作函数返回值。 （2）new指向新申请的结点。 （3）tail指向链表的尾结点，用tail-next=new，实现将新申请的结点，插入到链表尾，使之成为新的尾结点。,/*案例代码文件名：AL11_8.C*/ #define NULL 0 #define LEN sizeof(struct grade)/*定义结点长度*/ /*定义结点结构*/ struct grade char no7;/*学号*/ int score;/*成绩*/ struct grade *next;/*指针域*/ ; /*create()函数: 创建一个具有头结点的单链表*/ /*形参：无;

24、返回值：返回单链表的头指针*/ int n; struct grade *create( void ) struct grade *head=NULL, *new, *tail; n=0; /*链表中的结点个数(初值为0)*/ for( ; ; ) /*缺省3个表达式的for语句*/ new= (struct grade *)malloc(LEN); /*申请一个新结点的空间*/,/*1、输入结点数据域的各数据项*/ printf(Input the number of student No.%d(6 bytes): , n+1); scanf(%6s, new-no); if(strcmp(

25、new-no,000000)=0) /*如果学号为6个0，则退出*/ free(new); /*释放最后申请的结点空间*/ break; /*结束for语句*/ printf(Input the score of the student No.%d: , n+1); scanf(%d, /*3、将新结点插入到链表尾，并设置新的尾指针*/,if(n=1) head=new; /*是第一个结点, 置头指针*/ else tail-next=new; /*非首结点, 将新结点插入到链表尾*/ tail=new; /*设置新的尾结点*/ return(head); 思考题：在设计存储学号数据的字符数组

26、时，其元素个数应为学号长度+1。为什么？,11.5.5 输出链表 案例11.9编写一个输出链表函数print。 /*案例代码文件名：AL11_9.C*/ void print(struct grade *head) struct grade *p; printf(“nNow,These %d records are:n”,n); p=head; if (head!=NULL) do printf(“%s %dn”,p-no,p-score); p=p-next; while(p!=NULL); ,链表删除,head,a1,ai-1,ai+1,ai,注意分析边界情况表头、表尾,p=q-next,

27、head=q-next,11.5.6 对链表的删除操作（P301图11-19） 案例11.10编写一个删除链表函数del。 /*案例代码文件名：AL11_10.C*/ struct grade *del(struct grade *head,char no) struct grade *p1,*p2; if (head=NULL) printf(“nlist null!”);goto end; p1=head; while(strcmp(no,p1-no)!=0 ,11.5.7 对链表的插入操作（P304图11-22） 案例11.11 编写一个insert()函数，完成在单链表的第i个结点后插

28、入1个新结点的操作。当i=0时，表示新结点插入到第一个结点之前，成为链表新的首结点。 基本思路： 通过单链表的头指针，首先找到链表的第一个结点；然后顺着结点的指针域找到第i个结点，最后将新结点插入到第i个结点之后。,链表插入,注意分析边界情况表头、表尾,s-next= p -next p -next =s,s-next= p -next p -next =s,s-next= head head=s,/*案例代码文件名：AL11_11.C*/ /*函数功能：在单链表的第i个结点后插入1个新结点*/ /*函数参数：head为单链表的头指针，new指向要插入的新结点，i为结点索引号*/ /*函数返回

29、值：单链表的头指针*/,struct grade *insert(struct grade *head, struct grade *new, int i) struct grade *pointer; if(head=NULL) head=new, new-next=NULL; /*将新结点插入到1个空链表中*/ else/*非空链表*/ if(i=0) new-next=head, head=new; /*使新结点成为链表新的首结点*/ else /*其他位置*/ pointer=head; /*查找单链表的第i个结点(pointer指向它)*/ for(; pointer!=NULL ,

30、11.6 共用型和枚举型简介,11.6.1 共用型 1概念 使几个不同的变量占用同一段内存空间的结构称为共用型。P309图11.24 2共用类型的定义与结构类型的定义类似 union 共用类型名 成员列表; 变量列表;3共用变量的定义与结构变量的定义类似 （1）间接定义先定义类型、再定义变量 例如，定义data共用类型变量un1,un2,un3的语句如下： union data un1,un2,un3；,（2）直接定义定义类型的同时定义变量 例如，union data int i; char ch; float f; un1, un2, un3; 共用变量占用的内存空间，等于最长成员的长度，而

31、不是各成员长度之和。 例如，共用变量un1、un2和un3，在16位操作系统中，占用的内存空间均为字节（不是2+1+4=7字节）。 共用变量的引用与结构变量一样，也只能逐个引用共用变量的成员 例如，访问共用变量un1各成员的格式为：un1.i、un1.ch、un1.f。,5特点 （1）系统采用覆盖技术，实现共用变量各成员的内存共享，所以在某一时刻，存放的和起作用的是最后一次存入的成员值。 例如，执行un1.i=1, un1.ch=c, un1.f=3.14后，un1.f才是有效的成员。 （2）由于所有成员共享同一内存空间，故共用变量与其各成员的地址相同。 例如，un1un1.iun1.chun

32、1.f。 （3）不能对共用变量进行初始化（注意：结构变量可以）；也不能将共用变量作为函数参数，以及使函数返回一个共用数据，但可以使用指向共用变量的指针。 （4）共用类型可以出现在结构类型定义中，反之亦然。,11.6.2 枚举型 1枚举类型的定义 enum 枚举类型名 取值表； 例如，enum weekdays Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat； 枚举变量的定义与结构变量类似 （1）间接定义 例如，enum weekdays workday; （2）直接定义 例如，enum weekdays Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat workday; work

33、day=Fri; 说明 （1）枚举型仅适应于取值有限的数据。 例如，根据现行的历法规定，周天，年个月。 （2）取值表中的值称为枚举元素，其含义由程序解释。 例如，不是因为写成“Sun”就自动代表“星期天”。事实上， 枚举元素用什么表示都可以。,（3）枚举元素作为常量是有值的定义时的顺序号（从开始），所以枚举元素可以进行比较，比较规则是：序号大者为大！ 例如，上例中的Sun=0、Mon=1、Sat=6，所以MonSun、Sat最大。 （4）枚举元素的值也是可以人为改变的：在定义时由程序指定。 例如，如果enum weekdays Sun=, Mon ,Tue, Wed, Thu, Fri, Sat；则Sun=，Mon=，从Tue=2开始，依次增。 思考题：下面程序的输出是 A） 0 1 2 3 B） 0 4 0 10 C） 0 4 5 15 D） 1 4 5 15 main() enum team my,your=4,his