C语言程序设计教程(第4版)-第9章-结构

C语言程序设计教程

（第4版）第9章结构李丽娟2013年2月第9章结构本章主要内容1.了解结构数据类型的定义及使用。2.了解结构数据类型的意义及作用。3.了解结构变量与函数的关系。4.掌握链表的作用及操作。5.了解联合数据类型的定义及使用。6.了解枚举类型的定义及使用。第9章结构结构体数据类型：一种自定义的数据类型。由不同数据类型的数据组合而成的数据整体。结构体中所包含的数据元素称之为成员。如：“职员”——→一种结构体描述职员的信息有：编号、姓名、年龄、性别、身份证号码、民族、文化程度、职务、住址、联系电话等。9.1

结构体数据类型9.1.1结构体的定义结构类型的定义形式：

struct结构体名 {

成员项表列; };成员项表列同简单变量的定义形式相同。例如：对“职员”数据，可以定义如下的结构体类型：structperson{longno;

/*职员号*/charname[12];

/*姓名*/intage;

/*年龄*/charsex;

/*性别*/longindentityNo;

/*身份证号*/chareducation[12];

/*学历*/charaddr[40];

/*住址*/longtelno;

/*电话号码*/};9.1

结构体数据类型9.1.2结构体变量的定义定义了结构体之后，就可以定义结构体变量。结构变量的定义形式。（1）类型标识符

<变量名列表>;例如：

struct

person

stu,worker;（2）在定义一个结构体类型的同时定义结构体类型变量：

struct<结构体名> {

成员项列表; }<变量名列表>;（3）直接定义结构体类型的变量：

struct

{

成员项列表;

}<变量名列表>;9.1

结构体数据类型9.1.3结构体变量的初始化

（略）9.1.4结构体变量成员的引用（1）引用结构体变量中的成员。

引用格式：<结构变量名>.<成员名>例如：

stu.no、

stu.age、

[0]等。成员名不能单独代表变量，不能直接使用结构中的成员名。若结构体类型中含有另一个结构类型，访问该成员时，应采取逐级访问的方法。（2）将结构体变量作为一个整体来使用。结构体变量可以相互赋值。

(条件是这两个变量必须具有相同的结构体类型。)9.1

结构体数据类型例1：阅读程序example9_1.c，了解结构体成员的使用方法。9.1.5结构体变量成员的输入/输出只允许对结构变量的成员进行输入输出。不允许将结构体变量作为整体进行输入或输出操作。9.2结构体数组9.2.1结构体数组的定义结构体数组的定义：（1）先定义结构体，再定义结构体数组。

struct<结构体名> { <成员项表列> };

struct<结构体名>

<数组名>[<数组大小>];（2）在定义结构体的同时，定义结构体数组。

struct<结构体名> { <成员项表列> }<数组名>[<数组大小>];9.2结构体数组（3）直接定义结构体变量而不定义结构体名。 struct { <成员项表列> }<数组名>[<数组大小>];9.2.2结构体数组成员的初始化和引用

（略）9.3结构体变量与函数9.3.1函数的形参与实参为结构体作用：传值例2：阅读程序example9_2.c，了解结构变量作为函数参数的作用。9.3.2函数的返回值类型为结构体新的C标准中允许函数的返回值为结构体类型的值。例3：修改例9-2所示的程序，将“输入购书信息”模块的返回值修改成结构类型。9.4联合体数据类型9.4联合体数据类型联合体又称为共用体。联合体类型与结构体类型的同异：相同之处：定义形式与结构体类型的定义形式相同。

不同之处：①关键字不同，共用体的关键字为union。

②占用的内存单元不同。特点：

不同类型的数组项在内存中所占用的起始单元是相同的。提示：

注意联合类型变量的使用特点。9.4联合体数据类型比较结构类型变量和联合类型变量占用的内存情况：结构类型：structmemb{floatv;intn;charc;}stag;联合类型：unionmemb{floatv;intn;charc;}utag;stag占用内存单元utag占用内存单元9.4联合体数据类型例4：阅读程序example9_4.c，分析和了解联合体变量成员的取值情况。例5：阅读程序example9_5.c，了解联合体类型变量的赋值情况。9.5枚举数据类型枚举数据类型：用标识符表示的整数常量的集合。枚举类型定义的一般形式：

enum<枚举类型名>{标识符1,标识符2,……,标识符n};枚举常量的起始值为0。例如：

enummonths{JAN,FEB,MAR,APR,MAY,JUN,JUL,AUG,SEP,OCT,NOV,DEC};标识符的值被依次自动设置为整数0～11。可以改变标识符的取值，例如：

enummonths{JAN＝1,FEB,MAR,APR,MAY,JUN,JUL,AUG,SEP,OCT,NOV,DEC};标识符的值被依次自动设置为整数1～12。9.5枚举数据类型几点说明：枚举类型定义中的标识符必须是唯一的。可以在枚举类型定义时为每一个枚举常量指定不同的值。也可以对中间的某个枚举常量指定不同的值。例如：

enumclolor{red,blue,green,yellow=5,black,white};由于只指定了yellow的值，则枚举常量的取值情况为： red=0，blue=1，green=2， yellow=5，black=6，while=7。枚举常量的值不可更改，但可以作为整型数使用。9.5枚举数据类型枚举变量的定义形式：

enum<枚举类型名>变量名1,变量名2,……变量名n;例如：

enummonthwork_day,rest_day;也可以在定义枚举类型的同时定义枚举变量。例如：

enumcolor{red,yellow,green}

light;枚举常量标识符是不能直接输入/输出的，要通过其他方式来输出枚举常量标识符。9.5枚举数据类型例6：阅读程序example9_6.c，了解枚举变量的输出方式。9.6链表的概念基本概念：①链表指的是将若干个数据项按一定的规则连接起来的表。②链表中的数据项称为结点。③链表中每一个结点的数据类型都有一个自引用结构④自引用结构就是结构成员中包含一个指针成员，该指针指向与自身同一个类型的结构。例如：

structnode {intdata；

structnode*nextPtr; }；9.6链表的概念链表是用链节指针连接在一起的结点的线性集合。其结构如图所示：自引用结构成员的变量通常是指针型的。结构成员的引用与成员的类型相关。假如有：

structnode {

intdata；

structnode*nextPtr; }；定义结构变量：

structnode*pt;结构成员的引用：

pt->data; pt->nextptr;或：

(*pt).data; (*pt).nextptr;9.6链表的概念链表可以组成较为复杂的数据结构。根据数据之间的相互关系，链表又可分为单链表、循环链表、双向链表等。链表的可以建立动态的数据结构，可以将不连续的内存数据连接起来。本章重点：单链表。其他链表参见“数据结构”等教程。9.6链表的概念9.6.1动态分配内存动态分配内存空间的系统函数：

malloc()和free()函数以及sizeof运算符的配合使用

(注：

malloc()和free()函数在头文件stdlib.h或alloc.h)。函数原型及功能如下。1．函数原型：void*malloc(unsignedsize)功能：从内存分配一个大小为size个字节的内存空间。若成功，返回新分配内存的首地址；若没有足够的内存分配，则返回NULL。通常函数malloc()通常和运算符sizeof一起使用。9.6链表的概念例如：

int*p;

p=malloc(20*sizeof(int))；／*分配20个整型数所需的内存空间*／系统分配能存放20个整型数连续空间，

p指向该存储空间的首地址。例如： structstudent {intno;

intscore;

structstudent*next; }; structstudent*stu; stu=malloc(sizeof(structstudent));通过sizeof计算structstudent的字节数，分配sizeof（structstudent）个字节数的内存空间，

stu指向该存储空间的首地址。9.6链表的概念2．函数原型：voidfree(void*p)功能：释放由malloc函数所分配的内存块，无返回值。例如：free(stu);作用：将stu所指的内存空间释放。几点注意：①结构类型占用的内存空间不一定是连续的，因此，应该用sizeof运算符来确定结构类型占用内存空间的大小。②使用malloc()函数时,应对其返回值进行检测是否为NULL，以确保程序的正确。③要及时地使用free()函数释放不再需要的内存空间，避免系统资源过早地用光。④不要引用已经释放的内存空间。9.6链表的概念9.6.2单链表的建立链表：通过自引用结构的指针域，将各节点相互连接。关于链表的基本概念：(1)链表的第一个结点称头指针或头结点，它指向链表在内存中的首地址，(2)其后的结点是通过结点中的链节指针成员访问的。(3)链表的最后一个结点称为尾节点。尾节点的指针域通常被设置成NULL。(4)链表中的每一个结点是在需要的时候建立的。(5)各结点在内存中的存储地址不一定是连续的，由系统自动分配的，即有可能是连续分配内存空间，也有可能是跳跃式的不连续分配内存空间。9.6链表的概念建立单链表的主要步骤：①定义单链表的数据结构（定义自引用结构）。②建立表头（建立一个空表）。③利用malloc函数向系统申请分配一个结点空间。④将新结点的指针成员的值赋为空（NULL），若是空表，将新结点连接到表头；若非空表，则将新结点连接到表尾。⑤若有后续结点要接入链表，则转到③，否则结束。输出一个单链表的主要步骤：①找出表头结束，结点指针P指向头结点。②若P非空，循环执行下列操作。{

输出结点值；P指向下一结点；}9.6链表的概念例7：编写程序，创建一个链表，该链表可以存放从键盘输入的任意长度的字符串，以按下回车键作为输入的结束。统计输入的字符个数并将其字符串输出。程序：example9_7.c例8：编写程序，用链表的结构建立一条公交线路的站点信息，从键盘依次输入从起点到终点的各站站名，以单个“#”字符作为输入结束，统计站的数量并输出这些站点。分析：站点信息结构设计如下：

structstation { charname[8]; structstation*nextSta; };设计函数：structstation*creat_sta(structstation*h)；

/*将键盘输入的站点名依次插入到链表h中*/程序：example9_8.c9.6链表的概念9.6.3从单链表中删除结点在链表中删去一个结点，不允许破坏原链表的结构。例如，对于这样的自引用结构：

structnode {intn;

structnode*next; };假定已建好链表：删除s节点后的链表：9.6链表的概念删除节点方法：修改指针域的值。根据被删节点的位置，修改指针域的方法要分3种不同情况：①s结点在表的中间（即不在表头，也不在表尾）：

p->next=s->next;②s结点位于表头：

head=s->next;③s结点位于表尾：

p->next=NULL;结点删除后，用free()函数释放被删除结点所占用的内存空间。例如：free(s);

/*释放了节点s所占用的空间。*/9.6链表的概念例9：修改例9-8的程序，再从键盘输入一个要删除的站点名，并将删除后的站点依次输出。分析：在例9-8程序的基础上增加一个删除节点的函数：

structstation*del_sta(structstation*h,

char*str)；函数功能：

在h所指的链表中，删除结点值为str所指字符串的结点。程序：

example9_9.c请分析函数：

structstation*del_sta(structstation*h,char*str);的算法。思考程序中存在的问题，怎样处理可以使程序更加完善？9.6链表的概念9.6.4向链表中插入结点插入节点方法：修改指针域的值。根据节点插入的位置，修改指针域的方法要分3种不同情况：①s结点插入到表中（即不在表头，也不在表尾）修改指针：

s->next=t; p->next=s;9.6链表的概念②s结点插入到表头。图(a)所示为插入前的链表，图(b)所示为插入后的链表。修改指针：

s->next=t; head=s;9.6链表的概念②s结点插入到表尾。图(a)所示为插入前的链表，图(b)所示为插入后的链表。修改指针：

p->next=s; s->next=NULL;9.6链表的概念例10：修改例9-8的程序，从键盘输入一个要加入的站点名，并将加入后的站点依次输出。分析：可以在例9-8程序的基础上增加一个增加节点的函数：structstation*add_sta(structstation*h,char*stradd,char*strafter);函数功能：将stradd所指的站点插入到h链表中站点原有的站点strafter的后面。程序：example9_10.c9.7程序范例例11：编写程序，从键盘输入一个矩形的左下角和右上角的坐标，输出该矩形的中心点坐标值，再输入任意一个点的坐标，判断该点是否在矩形内。分析：用xd、yd代表矩形的左下角坐标；用xu、yu代表矩形的右上角坐标；用xm、ym代表矩形的中点坐标；设计函数：intptin（structpointp,structrectr），用于判断输入的点p是否在矩形r的内部。程序：example9_11.c9.7程序范例例12：改进例8-25的程序。采用结构，设计一个洗牌和发牌的程序，用H代表红桃，D代表方片，C代表梅花，S代表黑桃，用1～13代表每一种花色的面值。分析：可用结构类型来表示扑克牌的花色和面值：

structcard{ char*face;/*扑克牌的面值*/ char*suit;

/*扑克牌的花色*/ };设计函数：voidshuffle（Card*）完成对扑克牌洗牌。程序：example9_12.c9.7程序范例例13：修改例9-12，用位段结构成员表示一副牌，发牌时显示每张牌的颜色。分析：因为牌的面值只有13种，牌的花色只有4种，牌的颜色只有2种，因此，可用一个位段结构来表示一副牌：struc