结构体与自定义类型.ppt

第11章 结构体与链表 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 结构体类型与结构体变量的定义 11.2 结构体变量的引用与初始化 11.3 结构体数组 11.4 指向结构体类型数据的指针 11.5 链表处理结构体指针的应用 11.6 共用体型和枚举型 11.7 定义已有类型的别名 Return 11.1 结构体类型与结构变量的定义 C语言中的结构体类型，相当于其它高级语言中的“记录 ”类型。 11.1.1 结构体类型定义 struct 结构体类型名 /* struct是结构体类型关键字*/ 数据类型 成员1; 数据类型 成员2; 数据类型 成员项; ;/* 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体类型，用以存储学 生的相关信息。 /*案例代码文件名：AL10_1.C。*/ /*功能：定义一个反映学生基本情况的结构体类型*/ struct date /*日期结构体类型：由年、月、日三项组成*/ int year; int month; int day; ; struct std_info/*学生信息结构体类型：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/*成绩结构体类型：由学号和三门成绩共4项组成*/ char no7; int score1; int score2; int score3; ; （1）“结构体类型名”和“成员”的命名规则，与变量名 相同。 （2）数据体类型相同的体，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体类型，也可改为如 下形式： struct date int year, month, day; ; （3）结构体类型中的成员，既可以是基本数据类型 ，也允许是另一个已经定义的结构体类型。 例如，本案例代码中的结构体类型std_info，其成员 “birthday”就是一个已经定义的日期结构体类型date。 （4）本书将个成员称为结构体类型的个成员（ 或分量）。 11.1.2 结构体变量定义 用户自己定义的结构体类型，与系统定义的标准类型 （int、char等）一样，可用来定义结构体变量的类型。 1.定义结构体变量的方法，可概括为两种： （1）间接定义法先定义结构体类型、再定义结构 体变量 例如，利用案例10.1中定义的学生信息结构体类型 std_info，定义了一个相应的结构体变量student： struct std_info student; 结构体变量student：拥有结构体类型的全部成员，其 中birthday成员是一个日期结构体类型，它又由3个成员构 成。 注意：使用间接定义法定义结构体变量时，必须同时 指定结构体类型名。 （2）直接定义法在定义结构体类型的同时，定义结构体变量 例如，结构体变量student的定义可以改为如下形式： struct std_info student; 同时定义结构体类型及其结构体变量的一般格式如下： struct 结构体类型名 结构体变量表； 2.说明 （1）结构体类型与结构体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）结构体类型中的成员名，可以与程序中的变量同名，它们 代表不同的对象，互不干扰。 Return 11.2 结构体变量的引用与初始化 案例11.2 利用案例11.1中定义的结构体类型struct std_info ，定义一个结构体变量student，用于存储和显示一个学生的基本情 况。 /*案例代码文件名：AL10_2.C*/ #include“struct.h“ /*定义并初始化一个外部结构体变量student */ struct std_info student=“000102“,“张三“,“男“,1980,9,20; main() printf(“No: %sn“,student.no); printf(“Name: %sn“,); printf(“Sex: %sn“,student.sex); printf(“Birthday: %d-%d-%dn“,student.birthday.year, student.birthday.month, student.birthday.day); 程序演示 程序运行结果： No: 000102 Name: 张三 Sex: 男 Birthday:1980-9-20 1.结构体变量的引用规则 对于结构体变量，要通过成员运算符“.”，逐 个访问其成员，且访问的格式为： 结构体变量.成员 /*其中的“.”是成员 运算符*/ 例如，案例中的student.no，引用结构体变量 student中的no成员；引用结构体变量 student中的name成员，等等。 如果某成员本身又是一个结构体类型，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： 结构体变量.成员.子成员.最低1级子成员 例如，引用结构体变量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）既可引用结构体变量成员的地址，也可引用结 构体变量的地址。 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; ino); printf(“Name: %sn“, p_std-name); printf(“Sex: %sn“, p_std-sex); printf(“Birthday: %d-%d-%dn“, p_std-birthday.year, p_std-birthday.month, p_std-birthday.day); 程序演示 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）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？ 11.4.2 指向结构体数组的指针 案例10.5 使用指向结构体数组的指针来访问结构体数组。 /*案例代码文件名：AL10_5.C*/ #include“struct.h“ /*定义并初始化一个外部结构体数组student */ struct std_info student3=“000102“,“张三“,“男“,1980,5,20, “000105“,“李四“,“男“,1980,8,15, “000112”,“王五”,“女”,1980,3,10 ; main() struct std_info *p_std=student; int i=0; /*打印表头*/ printf(“No.NameSexBirthdayn“); /*输出结构体数组内容*/ for( ; ino, p_std-name, p_std-sex); printf(“%4d-%2d-%2dn“, p_std-birthday.year, p_std-birthday.month, p_std-birthday.day); 程序演示 如果指针变量p已指向某结构体数组，则p+1指向结构 体数组的下一个元素，而不是当前元素的下一个成员。 另外，如果指针变量p已经指向一个结构体变量（或 结构体数组），就不能再使之指向结构体变量（或结构 体数组元素）的某一成员。 11.4.3 指向结构体数据的指针作函数参数 案例10.6 用函数调用方式，改写案例10.5：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：AL10_6.C*/ #include“struct.h“ /*定义并初始化一个外部结构体数组student */ struct std_info student3=“000102“,“张三“,“男“,1980,5,20, “000105“,“李四“,“男“,1980,8,15, “000112”,“王五”,“女”,1980,3,10 ; /*主函数main()*/ main() void display();/*函数说明*/ int i=0; /*打印表头*/ printf(“No.NameSexBirthdayn“); /*打印内容*/ for( ; ino, p_std-name, p_std-sex); printf(“%4d-%2d-%2dn“, p_std-birthday.year, p_std-birthday.month, p_std-birthday.day); 程序演示 Return 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。书中图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的指针。 （3）尾结点的指针域置为“NULL（空）”，作为链表 结束的标志。 2对链表的基本操作 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）检索操作是指，按给定的结点索引号或检索条 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，如图11-22所示 。 （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，如图11-22（3）所示。 3语言对链表结点的结构描述 在语言中，用结构体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*/ ; 11.5.2 创建一个新链表 案例10.7 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：AL10_7.C*/ #define NULL 0 #define LEN sizeof(struct grade)/*定义结点长度*/ /*定义结点结构体*/ 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*/ /*返回值：返回单链表的头指针*/ struct grade *create( void ) struct grade *head=NULL, *new, *tail; int count=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): “, count+1); scanf(“%6s“, new-no); if(strcmp(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: “, count+1); scanf(“%d“, count+; /*结点个数加1*/ /*2、置新结点的指针域为空*/ new-next=NULL; /*3、将新结点插入到链表尾，并设置新的尾指针*/ if(count=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); 程序演示 思考题：在设计存储学号数据的字符数组时，其元素个数应为学 号长度+1。为什么？ 11.5.3 对链表的插入操作 案例10.8 编写一个insert()函数，完成在单链表的第i个结点后插 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。 /*案例代码文件名：AL10_8.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*/ /*函数返回值：单链表的头指针*/ struct grade *insert(struct grade *head, struct grade *new, int i) struct grade *pointer; /*将新结点插入到链表中*/ 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 pointer=pointer-next, i-) ; if(pointer=NULL) /*越界错*/ printf(“Out of the range, cant insert new node!n“); else /*一般情况：pointer指向第i个结点 */ new-next=pointer-next, pointer-next=new; return(head); 程序演示 Return 11.6 共用体型和枚举型简介 11.6.1 共用体型 1概念 使几个不同的变量占用同一段内存空间的结构体称为 共用体型。 2共用体类型的定义与结构体类型的定义类似 union 共用体类型名 成员列表; 3共用体变量的定义与结构体变量的定义类似 （1）间接定义先定义类型、再定义变量 例如，定义data共用体类型变量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; 共用体变量占用的内存空间，等于最长成员的长度 ，而不是各成员长度之和。 例如，共用体变量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） 。 共用体变量的引用与结构体变量一样，也只 能逐个引用共用体变量的成员 例如，访问共用体变量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，实现共用体变量各成员的 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，故共用体变 量与其各成员的地址相同。 例如，un1un1.iun1.chun1.f。 （3）不能对共用体变量进行初始化（注意：结构体 变量可以）；也不能将共用体变量作为函数参数，以及 使函数返回一个共用体数据，但可以使用指向共用体变 量的指针。 （4）共用体类型可以出现在结构体类型定义中，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体变量类似 （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; 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。 （