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1、C语言程序设计第8章 结构体程序设计,第8章 结构体程序设计,8.1 结构体数据概述 8.2 结构体类型和结构体变量8.3 结构体数组 8.4 结构体指针变量8.5 使用链表存储数据8.6 链表的基本操作8.7 结构体应用举例,8.1 结构体数据概述,结构体数据是由多个数据项组合而成的数据，如表8-1所示的学生信息表，当把每一行视为一个完整数据时，该数据就是一个结构体数据。为了有效地处理这样一类组合数据，C语言提供了“结构体”技术，它可以把多个数据项组合起来，作为一个数据整体进行处理。,8.1 结构体数据概述,8.2 结构体类型和结构体变量,8.2.1 使用结构体变量存储学生信息 8.2.2
2、定义结构体数据类型 8.2.3 结构体变量的定义及使用,8.2.1使用结构体变量存储学生信息,例8-1 利用结构体变量存储表8-1中第1行的学生信息，并输出其姓名和成绩。,#includestruct student/*定义结构体数据类型*/int num;char name20;char sex;int score;int main()struct student stu=9011,liujia,M,87;printf(Name:%sn,stu.name);printf(Score:%dn,stu.score);return 0;,8.2.2 定义结构体数据类型,定义结构体类型的一般格式st
3、ruct 结构体名 成员表;说明：“结构体名”是用户定义的结构体的名字，在以后定义结构体变量时，使用该名字进行类型标识。“成员表”是对结构体数据中每一个数据项的变量说明，其格式与说明一个变量的一般格式相同：数据类型名 成员名;“struct”是关键字，“struct 结构体名”是结构体类型标识符，在类型定义和类型使用时“struct”都不能省略。结构体名称可以省略，此时定义的结构体称为无名结构体。,9.1.2 结构体类型定义,学生组合数据的结构体类型定义：struct studentint num;char name20;char sex;int score;,8.2.3 结构体变量的定义及使
4、用,1.定义结构体变量 先定义结构体类型，再定义结构体变量。一般格式struct 结构体类型名称 结构体变量名；如：struct student student1,student2;,8.2.3结构体变量的定义及使用,在定义结构体类型的同时定义结构体变量。一般格式struct 结构体名 成员表结构体变量1,结构体变量2，结构体变量n;例如：struct student int num;char name20;char sex;int score;student1,student2;,8.2.3 结构体变量的定义及使用,不定义结构体类型名，直接定义结构体类型变量。一般格式struct 成员表;结
5、构体变量1,结构体变量2,结构体变量n;例如：struct int num;char name20;char sex;int score;student1,student2;,8.2.3 结构体变量的定义及使用,2.引用结构体成员引用结构体成员的一般格式结构体变量名.成员名称例如：student1.score例8-2 输入两个学生的信息，然后输出学习成绩高的学生的姓名和成绩信息。若成绩相同时，只输出第1个学生的信息。,#includestruct studentint num;char name20;char sex;int score;stu1,stu2;int main()printf(D
6、ata1:);scanf(%d%s%c%d,8.2.3 结构体变量的定义及使用,3.结构体变量的初始化：定义结构体变量时对其成员赋初值。初始化的一般形式struct 结构体名 结构体变量=初始化数据;,例如：,说明：“”中的初始化数据用逗号“,”分隔。初始化数据的个数与结构体成员的个数应相同，它们是按成员的先后顺序一一对应赋值的。每个初始化数据必须符合与其对应的成员的数据类型。,struct studentint num;char name20;char sex;int score;stu=9901,liujia,M,87;,8.3 结构体数组,8.3.1 结构体数组的定义及元素引用 8.3.
7、2 结构体数组的初始化8.3.3 利用结构体数组管理学生信息,8.3.1 结构体数组的定义及元素引用,数组元素是结构体类型的数组，称为结构体数组。定义方法与其他结构体变量的定义方法相同。先定义结构体类型，然后用结构体类型定义数组变量。例如：struct student information100;定义结构体类型的同时，定义数组变量。定义无类型名的结构体数组变量。例如：struct int year;int month;int day;date110,date210;引用结构体数组成员的一般格式结构体数组名下标.成员名information20.score=91;,例如：struct stud
8、ent int year;int month;int day;date110,date210;,8.3.2结构体数组的初始化,结构体数组的初始化例如：struct student info3=9901,liujia,M,87,9902,wangkai,M,89,9903,xiaohua,F,81;,8.3.3 利用结构体数组管理学生信息,例8-3 按照表8-1的数据，输入一个班级的学生信息，并进行以下处理：把学习成绩在85以上的学生找出来，并输出这部分学生的姓名和成绩。分别统计男生和女生人数。分析 定义一个结构体类型，并用它定义一个存储学生信息的结构体数组；向结构体数组中输入学生数据；统计，并
9、输出结果。,8.3.3 利用结构体数组管理学生信息,/*program e8-3.c*/#include#define N 5 struct studentint num;char name20;char sex;int score;,int main()struct student stuN;int i,count_m=0,count_f=0;printf(Input Data:n);for(i=0;i85)printf(%s,%dn,stui.name,stui.score);if(stui.sex=M|stui.sex=m)count_m+;else count_f+;printf(Bo
10、ys=%d,Girls=%dn,count_m,count_f);return 0;,8.4 结构体指针变量,指向结构体数据的指针变量，称为结构体指针变量。与其他类型的指针一样，结构体指针变量既可以指向单一的结构体变量，也可以指向结构体数组变量，结构体指针还可以作函数的参数。,8.4 结构体指针变量,8.4.1 结构体指针变量的定义及使用8.4.2 结构体指针作函数的参数,8.4.1 结构体指针变量的定义及使用,定义结构体指针变量的一般形式：struct 结构体名*结构体指针变量名;例如：struct student*p,*q;struct student stud1,info10;p=,成员
11、引用std1.num与p-num等价info1.num与q1-num等价,8.4.1 结构体指针变量的定义及使用,int main()struct student stu,*p;p=,例8-4 结构体指针用法示例。/*program e8-4.c*/#include#includestruct studentint num;char name20;char sex;int score;,8.4.1 结构体指针变量的定义及使用,例8-5 指向结构体数组的指针应用示例。#include#includestruct studentint num;char name20;char sex;int sc
12、ore;stu3=9913,xiaoli,F,81,9914,zhanghua,M,82,9915,wangjun,F,88;int main()struct student*p;for(p=stu;pnum,p-name,p-sex,p-score);return 0;,共3组初始化数据,结构体指针变量,int main()void output(struct sudent*,int);output(stu,N);return 0;void output(struct student*p,int n)int i;for(i=0;inum,p-name,p-sex,p-score);retur
13、n;,/*program e8-6.c*/#include#include#define N 3struct student int num;char name20;char sex;int score;stuN=9913,xiaoli,F,81,9914,zhanghua,M,82,9915,wangjun,F,88;,结构体指针,8.4.2 结构体指针作函数的参数,例8-6 结构体指针作函数参数示例。,结构体数组名,8.5 链表概述,8.5.1 使用链表存储学生信息 8.5.2 链表的特点8.5.3 动态内存管理函数8.5.4 定义链表结构,8.5.1 链表的概念,链表是结构体最重要的应用
14、，它是一种非固定长度的数据结构，是一种动态存储技术，它能够根据数据的结构特点和数量使用内存，尤其适用于数据个数可变的数据存储。使用链表存储表中前3个学生数据。,用calloc()申请一段内存M，并把它分成两部分：一部分存储数据；另一部分存储下一个内存段的地址。将一个学生数据存储在M的数据区中。若当前是第一个数据，则将M的首地址保存在指针变量head中；否则将M的首地,保存在上一个内存段中。重复、的过程，直到所有数据存储完毕，在最后一段内存的地址区存储结束标志。,8.5.2 链表的特点,链表中的结点具有完全相同的结构，每一个结点存储一个独立的结构体数据；链表的结点由系统随机分配，它们在内存中的位
15、置可能是相邻的，也可能是不相邻的，结点之间的联系是通过指针域实现的；为了能准确的定位第一个结点，每个链表要有一个表头指针，从第一个结点开始，沿指针链能遍历链表中的所有结点；链表中的结点是在需要时用calloc()申请的，当不再需要时，应有free()函数释放所占用的内存段。一个链表不需要事先说明它要包括的结点数目，在需要存储新的数据时，就可增加结点，需要删除数据时，就减少结点，链表结点是动态变化的。,8.5.3 动态内存管理函数,动态分配内存 按需分配内存，申请获得制。C语言通过动态内存管理函数，实现动态内存管理。链表每一个结点的建立和删除过程，都需要使用动态内存管理函数。,8.5.3 动态内
16、存管理函数,1malloc()函数函数原型void*malloc(unsigned int size);功能分配一块长度为size字节的连续空间，并将该空间的首地址作为函数的返回值。如果函数没有成功执行，返回值为空指针（NULL或0）。由于返回的指针的基类型为void，应该通过显式类型转换后才能存入其他基类型的指针变量中，否则会有警告提示。例如：int*p;p=(int*)malloc(sizeof(int);,8.5.3 动态内存管理函数,2free()函数函数原型void free(void*block);功能释放以前分配给指针变量block的动态空间，但指针变量block不会自动变成空指
17、针。3.calloc()函数函数原型void*calloc(unsigned n,unsigned size);功能以size为单位大小共分配n*size个字节的连续空间，并将该空间的首地址作为函数的返回值。如果函数没有成功执行，返回值为空指针(NULL或0)。例如：int*p;p=(int*)calloc(10,sizeof(int);,8.5.4 定义链表结构,要定义一个链表结点的结构，须有两项内容：定义数据存储所对应的各个成员；定义指向其他结点的指针成员。例如：假若要用链表逐个存储一批整数，其结点结构可定义如下：struct node int data;struct node*next;
18、,存储具体数据,存储下一个节点的地址,struct node类型的结点形成的链表,头指针,空指针,8.5.4 定义链表结构,struct studentint num;char name20;char sex;int score;struct student*next;,必须的成员，否则构不成链表,学生链表的结点定义,结点,8.6 链表的基本操作,8.6.1 链表结点的插入8.6.2 链表结点的删除8.6.3 链表结点的查找,8.6.1 链表结点的插入,在链表中插入结点，就是把一个新结点连接到链表中。两种情况：在空链表中插入一个结点；在链表的p结点之后插入一个新结点。,8.6.1 链表结点的插
19、入,1在空链表中插入一个结点空链表就是头指针head为空的链表。申请一个new结点。new=(struct node*)calloc(1,sizeof(struct node);,为p结点填充数据。将要存储的数据对应赋值给p结点数据域的各个成员。修改有关指针的指向。将new的next成员置空，使new结点成为链表的最后一个结点。将head指向new结点。,8.6.1 链表结点的插入,2在head链表的p结点之后插入一个结点head链表和要插入结点new如图所示。要将new结点插入在p结点之后，就是将new结点变成结点C的下一个结点，而使new的下一个结点成为结点D。,使new的指针域存储结点D
20、的首地址。new-next=p-next;把new的首地址存储到结点p的指针域中。p-next=new;,8.6.1 链表结点的插入,insert()函数 功能：在head链表的p结点之后插入值为x的结点,struct student*insert(struct node*head,struct node*p,int x)struct node*new;new=(struct node*)calloc(1,sizeof(struct node);new-data=x;if(head=NULL)head=new;head-next=NULL;else new-next=p-next;p-next
21、=new;return(head);,8.6.1 链表结点的插入,例8-7 用插入结点的方法建立图示的学生成绩链表，链表head有10个结点，每个结点存储一个学生的学号和学习成绩数据。,程序:e8-7.c,所需函数的功能creat_node()函数：生成一个链表结点。creat_list()函数：生成有n个struct s_node型结点的链表，函数的返回值是链表的头指针。out_list()函数：用于输出head链表的各结点值。,8.6.1 链表结点的插入,#include#define N 10struct s_node/*定义结点类型*/char num4;int score;struc
22、t s_node*next;int main()struct s_node*create_node(void);struct s_node*create_list(int n);void out_list(struct s_node*head);struct s_node*head=NULL;head=create_list(N);out_list(head);return 0;,8.6.1 链表结点的插入,/*生成一个链表结点的函数*/struct s_node*create_node(void)struct s_node*p;p=(struct s_node*)calloc(1,sizeo
23、f(struct s_node);scanf(%s%d,p-num,8.6.1 链表结点的插入,struct s_node*create_list(int n)struct s_node*new,*p;struct s_node*head;int i;if(n=1)new=create_node();head=new;p=new;for(i=2;inext=new;p=new;if(n=1)return(head);elsereturn(NULL);,建立含有n个结点的链表的函数,8.6.1 链表结点的插入,/*输出head链表中所有结点的函数*/void out_list(struct s_
24、node*head)struct s_node*p;if(head!=NULL)p=head;while(p!=NULL)printf(%s%dn,p-num,p-score);p=p-next;,8.6.2 链表结点的删除,从链表中删除结点，就是撤销结点在链表中的链接，把结点从链表中孤立出来。删除结点过程：把指定的结点从链表中拿下来，通过修改有关结点的指针域实现；释放该结点使用的内存空间，使用free()函数来实现。,删除p结点时指针变化情况,删除p结点后的head链表,8.6.2 链表结点的删除,若p结点是链表的第一个结点，则将p指针域的地址保存到head中，使p的后继结点成为head链表
25、的第一个结点，然后转步骤。修改指针操作：head=head-next;或head=p-next;若p结点不是链表的第一个结点，则首先从head开始，找到p结点的前一个结点q，然后使q的指针域存储p的后继结点的地址，这样沿链表的指针访问链表中的结点时，p结点将不会被访问到，亦即p结点从链表head中被删除了。修改指针操作：q-next=p-next;释放p结点使用的内存空间free(p);,在head链表中删除p结点的delete()函数,删除结点步骤,/*delete()函数*/struct node*delete(struct node*head,struct node*p)struct n
26、ode*q;if(p=NULL)return(head);if(p=head)head=head-next;else q=head;while(q-next!=p)q=q-next;q-next=p-next;free(p);return(head);,8.6.3 链表结点的查找,链表查找是从链表的第一个结点开始，沿着指针链，用查找值与链表结点逐个比较的过程。找到符合要求的结点之后，停止查找过程，返回相应结点的指针，否则返回一个空指针。在head链表中查找data值为m的结点的过程，其中p为struct node型指针：p=head；当pNULL时，若p-data=m，则找到要求结点，查找结束
27、，返回结点地址p；否则，执行下一步；当p=NULL时，链表中不存在要找的结点，查找结束，返回空指针NULL；p=p-next,转步骤。,8.6.3 链表结点的查找,查找函数find()struct node*find(struct node*head,int m)struct node*p=head;while(p!=NULL,8.6.3 链表结点的查找,例8-8 对图示的head链表，删除其值是x的结点。具体要求：输出被删除结点的值；当指定值结点不存在时，显示一个提示信息；x的值由键盘输入。,程序e8-8.c,分析该问题的关键点有两点：查找data等于x的结点p；删除p结点。,8.7 结构体
28、应用举例,8.7.1 字符串加密8.7.2 学生成绩排序8.7.3 Josephus问题,8.7.1 字符串加密,例8-9 将输入的一个字符串加密后输出，加密表中未出现的源字符原样输出。,1问题分析与算法设计 设计数据结构存储字母加密对照表。struct table char input;char output;,定义struct table型数组用于存储密码表。输入一个字符串，在密码表的input成员中查找每一个输入的字符，查找成功后使用对应的output成员加密输出，否则，原样输出源字符。,2实现程序,#includestruct tablechar input;/*存储输入的源字符*/c
29、har output;/*存储加密后的字符*/;int main()char ch;int length,i;struct table encrypt10=a,f,b,g,w,d,f,9,v,*,x,s,m,3,h,k,p,t,u,?;while(ch=getchar()!=n)for(i=0;encrypti.input!=ch,8.7.2 学生成绩排序,例8-10 用结构体表示学生的姓名和成绩，编写程序，对一个班级的学生信息按成绩进行降序排序，并输出结果。问题分析与算法设计 定义结构体数据类型。struct stu_info char name20;int score;；定义struct
30、stu_info类型的结构体数组stu用于存储一个班级的学生数据。定义学生数据输入函数input()，用于建立结构体数组stu。定义学生数据输出函数output()，用于输出数组stu。定义排序函数sort_stu()，用于对stu数组排序，排序方法选用冒泡排序法。在主函数中调用input()函数、调用sort_stu()函数、调用output()函数。程序实现e8-10.c,建立head为头指针的循环链表。设置p指针，其初值为head。对p指向的结点从1开始报数，每数一个结点后，p指针便沿指针链下移一个位置（p=p-next），指向下一个结点。当p指向的结点数到m时，输出该结点的值并将其从链
31、表中删除（出列），这时使p指向下一个结点，然后从1开始重新报数。当链表中只有一个结点时，报数结束，输出该结点。,8.7.3 Josephus问题,例8-11 Josephus问题。有n个人围成一圈，从1开始顺序编号到n，现在从1号开始顺时针从1数数，数到m者自动出列，然后从下一个人开始重新数数，仍然每次数到m者自动出列。给出这n个人出列的顺序。,问题分析与算法设计,实现程序e8-11.c,小 结(1),(1)结构体数据类型不是系统固有的，它需要在程序中先行定义，然后才能使用。(2)结构体变量的定义有3种方法：先定义结构体类型，再定义结构体变量；在定义结构体类型的同时定义结构体变量；不定义结构体
32、类型名，直接定义结构体类型变量。(3)引用结构体成员的方法主要有两种：使用结构体变量名引用结构体成员；通过指向结构体变量的指针引用结构体成员。4数组元素是结构体类型的数组，称为结构体数组，结构体数组具有数组的一切性质。(4)指向结构体变量的指针，称为结构体指针，结构体指针既可以指向单一的结构体变量，也可以指向结构体数组变量，结构体指针也可以作函数的参数。使用结构体指针作函数的实参时，实参和形参必须是同一种结构体类型。,小 结(2),(6)链表是一种动态的数据存储结构，它的每一个结点都是结构体类型的数据，同一个链表中的所有结点具有相同的数据类型。一个链表结点包括数据域和指针域两部分，数据域存储需要处理的数据，指针域存储下一个结点的位置。C语言使用动态内存管理函数为链表申请结点空间。(7)链表的基本操作有插入结点、删除结点、查找结点、结点数据读写等，向链表插入结点前必须先用动态内存分配函数获得存储空间，从链表中删除的结点要进行释放操作。(8)从空链表开始不断地插入结点即可建立一个链表，任何一个链表必须有一个头指针，只有通过头指针才能访问链表结点。当一个链表结点的指针域为空时，表明是链表的最后一个结点，当最后一个结点的指针指向开头结点时，便形成一个循环链表。,
