c语言教学第十章结构体与共用体.ppt

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1、第十章 结构体与共用体,天津工业大学计算机科学与软件学院,主讲：孙连坤,结构体与共用体,学习的意义,只能定义单一的数据类型，反映事物单一属性,复杂数据类型丰富了C语言对数据信息的处理能力。离开了复杂数据类型，很多信息的描述是无法进行定 义，更无法进行处理的。计算机中的信息表示更多是由复杂数据类型来定义的，象数据结构课程中的链表、树、图等。可以更好地理解数据库中的记录的含义。为C+语言中类的概念的理解提供了帮助。,学习目标,结构体与共用体,熟练掌握结构体、共用体和枚举数据类型的定义方法；熟练掌握结构体、共用体和枚举变量的定义和引用方法；掌握结构数组的定义及其应用；了解线性链表的创建、插入节点、删

2、除节点和撤销节点的算法；,结构体和共用体,学习内容,结构体,结构体是一种构造数据类型 用途：把不同类型的数据组合成一个整体-自定义数据类型 引入结构体的好处：加强数据项之间的联系,如学生的基本信息，包括学号、姓名、性别、年龄、班级、成绩等数据项。这些数据项描述了一个学生的几个不同侧面。,独立的变量表示：,结构体变量表示：,char no9;/学号char name20;/姓名char sex;/性别unsigned int age;/年龄unsigned int classno;/班级float grade;/成绩,结构体,1、结构体类型的定义,struct 结构体类型名 数据类型名1 成员名

3、1；数据类型名2 成员名2；数据类型名n 成员名n；,struct是关键字,不能省略,合法标识符可省:无名结构体,成员类型可以是基本型或构造型,以分号;结尾,struct Student_Info char no9;/学号 char name20;/姓名 char sex;/性别 unsigned int age;/年龄 unsigned int classno;/班级 float grade;/成绩;,struct Date int year;/年 int month;/月 int day;/日;,结构体,在结构体中数据类型相同的成员，既可逐个、逐行分别定义，也可合并成一行定义，就象一次定义

4、多个变量一样。,struct Student_Info char no9;/学号 char name20;/姓名 char sex;/性别 unsigned int age;/年龄 unsigned int classno;/班级 float grade;/成绩;,struct Student_Info char no9,name20,sex;unsigned int age,classno;float grade;,struct Date int year;/年 int month;/月 int day;/日;,struct Date int year,month,day;,注意：结构类型只

5、是用户自定义的一种数据类型，用来定义描述结构的组织形式,不分配内存，只有用它来定义某个变量时，才会为该变量分配结构类型所需要大小的内存单元。所占内存的大小是它所包含的成员所占内存大小之和。,结构体,2、结构体变量的定义和引用,struct 结构体类型名 数据类型名1 成员名1；数据类型名n 成员名n；struct 结构体类型名 变量名列表；,结构体变量的定义,间接定义法：先定义结构类型，再定义结构变量,结构体,struct student;,struct Student_Info student1,student2;,一次定义多个结构体类型变量,定义指向结构体类型的指针变量,struct St

6、udent_Info*pstu;,间接定义法中几种错误的结构体变量的定义方法,没有结构体类型名,Student_Info student;,缺省struct关键字,struct Point p;struct Point int x,y;,结构类型Point定义在后,结构体,2、结构体变量的定义和引用,struct 结构体类型名 数据类型名1 成员名1；数据类型名n 成员名n；变量名列表；,结构体变量的定义,直接定义法：定义结构体类型的同时定义结构体变量,struct Student_Info char no9;/学号 char name20;/姓名 char sex;/性别 unsigned

7、int age;/年龄 unsigned int classno;/班级 float grade;/成绩 student1,student2;,struct char no9;/学号 char name20;/姓名 char sex;/性别 unsigned int age;/年龄 unsigned int classno;/班级 float grade;/成绩 student1,student2;,或,无名结构体定义，变量只能一次,结构体,几点说明：,(1)结构体类型与结构体变量概念不同 类型:不分配内存；变量:分配内存 类型:不能赋值、存取、运算;变量:可以,(2)结构体可以嵌套,stru

8、ct Point int x,y;struct Img int tag;struct Img*pimg;/正确，可以包含自身类型的指针 struct Img img;/错误，不能包含自身类型的变量;,结构体,(3)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,struct Student_Info student;char name20;,(4)结构体类型及变量的作用域和生存期与基本类型变量相同,结构体,结构体变量的引用,引用规则,结构体变量不能整体引用,只能引用变量成员,引用方式：,结构体变量名.成员名/非指针型结构体变量的引用,结构体指针-成员名 或（*结构体

9、指针）.成员名/指针型结构体变量的引用,成员(分量)运算符结合性:从左向右,成员(分量)运算符结合性:从左向右,结构体,结构体,可以将一个结构体变量赋值给另一个结构体变量,结构体,结构体嵌套时逐级引用,结构体变量名.成员名.子成员名最低级子成员名,注意：在利用指针引用结构体成员时，-和之间不能有空格。,结构体,3、结构体变量的赋值,结构体变量初始化赋值,先定义结构体类型，再定义结构体变量时赋初值,注意：赋初值时，中间的数据顺序必须与结构体成员的定义顺序一致，否则就会出现混乱。,struct Student_Info stu=20020306,ZhangMing,M,18,1,90;,struc

10、t Student_Info stu=18,ZhangMing,M,20020306,1,90;,结构体,结构体,定义结构体类型的同时，定义结构体变量并赋初值,struct Date int year,month,day;birthday=1986,12,10;,struct int year,month,day;birthday=1986,12,10;,或,struct Student_Info char no9;/学号 char name20;/姓名 char sex;/性别 unsigned int age;/年龄 unsigned int classno;/班级 float grade

11、;/成绩 student=20020306,ZhangMing,M,18,1,90;,结构体,strcpy(stu1.no,stu.no);strcpy(stu1.name,stu.name);stu1.sex=stu.sex;stu1.age=stu.age;stu1.classno=stu.classno;stu1.grade=stu.grade;,struct Student_Info stu;strcpy(stu.no,20020306);strcpy(stu.name,ZhangMing);stu.sex=M;stu.age=18;stu.classno=1;stu.grade=90

12、;struct Student_Info stu1;stu1=stu;,结构体变量在程序中赋值,如果在定义结构体变量时并未对其赋初始值，那么在程序中要对它赋值的话，就只能一个一个地对其成员逐一赋值，或者用已赋值的同类型的结构体变量对它赋值,结构体,例:计算学生5门课的平均成绩，最高分和最低分。,#include struct score float grade5;float avegrade,maxgrade,mingrade;void main()int i;struct score m;printf(input the grade of five course:n);for(i=0;i 5

13、;i+)/输入5门课的成绩 scanf(%f,m.avegrade=0;m.maxgrade=m.grade0;m.mingrade=m.grade0;for(i=0;i m.maxgrade)?m.gradei:m.maxgrade;m.mingrade=(m.gradei m.mingrade)?m.gradei:m.mingrade;m.avegrade/=5;printf(avegrade=%5.1f maxgrade=%5.1f mingrade=%5.1fn,m.avegrade,m.maxgrade,m.mingrade);,运行结果(设5门课的成绩为：75 80 86 90 6

14、8)：avegrade=79.8 maxgrade=90.0 mingrade=68.0,&m.gradei,注：.和 同优先级，具有左结合性，高于&的优先级,结构体,4、简化结构体类型名,typedef语句的格式为：,typedef 类型名 类型名的别名；,必须是已经定义的数据类型名或C语言提供的基本类型名,必须是合法的标识符，通常用大写字母来表示,必须以分号结尾,利用typedef语句为结构体类型起别名，这样可使定义结构体类型的变量显得更为简洁，同时也增加程序的易读性。,结构体,typedef int INTEGER;/INTEGER是别名typedef char*STRING/STRIN

15、G是别名struct teacher_info char name20,char sex,unit30;unsigned int age,workyears;float salary;typedef struct teacher_info TEACHER;/TEACHER是别名INTEGER a;/相当于int a;STRING str;/相当于char*str;TEACHER t;/相当于struct teacher_info t;,typedef char ARRAY81;/ARRAY是别名ARRAY str;/相当于char str81;,结构体,5、结构体数组,结构体数组的每一个元素都

16、是具有相同结构体类型的下标结构变量。,结构体数组的定义,三种形式：,形式一：struct Student_Info char no9,name20,sex;unsigned int age,classno;float grade;struct Student_Info stu10;,形式二：struct Student_Info char no9,name20,sex;unsigned int age,classno;float grade;stu10;,形式三：struct char no9,name20,sex;unsigned int age,classno;float grade;st

17、u10;,结构体,结构体数组与二维表的对应关系,结构体数组就相当于一张二维表，一个表的框架对应的就是某种结构体类型，表中的每一列对应该结构体的成员，表中每一行信息对应该结构体数组元素各成员的具体值，表中的行数对应结构体数组的大小。,结构体类型Student_Info,struct Student_Info char no9;char name20;char sex;unsigned int age;unsigned int classno;float grade;stu10;,结构体,结构体数组的初始化,初始化的格式为:,struct 结构体类型名；struct 结构体类型名 结构体数组siz

18、e=初值表1，初值表n；,struct 结构体类型名 结构体数组size=初值表1，初值表2，初值表n；,或,结构体,结构体,结构体数组的引用,引用格式为:,结构体数组名下标.成员名；,struct Student_Info char no9;char name20;char sex;unsigned int age;unsigned int classno;float grade;stu10;,strcpy(stu0.name,WangFei);,stu1.grade+;,printf(%s,stu0.name);,结构体,例:统计侯选人选票。,#include#include struct

19、 person char name20;/候选人姓名 int count;/得票数 leader3=Li,0,Zhang,0,Wang,0;,void main()int i,j;char leader_name20;while(1)/统计候选人得票数 scanf(%s,leader_name);/输入候选人姓名 if(strcmp(leader_name,0)=0)/输入为0结束 break;for(j=0;j 3;j+)/比较是否为合法候选人 if(strcmp(leader_name,leaderj.name)=0)/合法 leaderj.count+;/得票数加1 for(i=0;i

20、3;i+)/显示后选人得票数 printf(%5s:%dn,leaderi.name,leaderi.count);,结构体和共用体,学习内容,线性链表,1、线性链表概述及其结构,线性表：当一组数据元素形成了“前后”关系时，我们称之为线性表,线性表在内存中的两种形式,顺序表：以数组的形式存放，元素在内存中是连续存放的,线性链表：数据元素在内存中不需要连续存放，而是通过指针 将各数据单元链接起来，就象一条“链子”一样将数据单元前后 元素链接起来,特点：插入或删除一个数据元素时，需要移动其它数据元素,特点：插入或删除一个数据元素时，不需要移动其它数据元素,节点,指针域,表示NULL,头节点,数据域

21、,实际数据链表,线性链表,线性链表中的节点可以用一个结构体类型来定义，其形式为：,struct 节点结构体类型名 数据成员定义；struct 节点结构体类型名*指针变量名；;,例：struct Grade_Info int score;struct Grade_Info*next;typedef struct Grade_Info NODE;,线性链表,例：简单链表（静态链表）,#include#define NULL 0struct studentlong num;float score;struct student*next;void main()struct student a,b,c,

22、*head,*p;a.num=10101;a.score=89.5;b.num=10103;b.score=90;c.num=10107;c.score=85;head=,do printf(“%ld%5.1fn”,p-num,p-score);p=p-next;while(p!=NULL);,运行结果：89.5 90.010107 85.0,处理链表问题所需的函数：,malloc 函数:void*malloc（unsigned int size）;功能:分配长度为size的内存空间，函数的返 回值是该 段内存空间的起始地址，如果失败，返回空指针。calloc 函数：viod*calloc（u

23、nsigned n,unsigned size）;功能:分配n个长度为size的内存空间，函数的返 回值是该 段内存空间的起始地址，如果失败，返回空指针。free 函数:free（*p）功能:释放由p指向的内存空间,使这部分内存区能被其它 变量使用，free函数无返回值。,线性链表,线性链表,链表的创建操作,含义：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。,基本思想：首先创建一个头节点，让头指针head和尾指针tail都指向该节点，并设置该节点的指针域为NULL（链尾标志）；然后为实际数据创建一个节点，用指针pnew指向它，并将实际数据放在该节点的

24、数据域，其指针域置为NULL；最后将该节点插入到tail所指向节点的后面，同时使tail指向pnew所指向的节点。,2、线性链表的基本操作,线性链表,例:链表创建操作函数Create_LinkList。,NODE*Create_LinkList()/创建链表 NODE*head,*tail,*pnew;int score;head=(NODE*)malloc(sizeof(NODE);/创建头节点 if(head=NULL)/创建失败,则返回 printf(no enough memory!n);return(NULL);head-next=NULL;/头节点的指针域置NULL tail=he

25、ad;/开始时尾指针指向头节点,pnew-score=score;pnew-next=NULL;tail-next=pnew;tail=pnew;return(head);,例:链表创建操作函数Create_LinkList。,input the score of students:,70,70,65,65,78,78,90,95,-1,printf(input the score of students:n);while(1)/创建学生成绩线性链表 scanf(%d,线性链表,2、线性链表的基本操作,链表的插入操作,含义：在第i个结点Ni与第i+1节点Ni+1之间插入一个新的结点N，使线性表

26、的长度增1，且Ni与Ni+1的逻辑关系发生如下变化：插入前，Ni是Ni+1的前驱，Ni+1是Ni的后继；插入后，新插入的结点N成为Ni的后继、Ni+1的前驱,基本思想：通过单链表的头指针head，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pnew指向的新结点插入到第i个结点之后。插入时首先将新节点的指针域指向第i个结点的后继节点，然后再将第i个结点的指针域指向新节点。注意顺序不可颠倒。当i=0时，表示头节点。,例:链表插入操作函数Insert_LinkList。,void Insert_LinkList(NODE*head,NODE*pnew,int i)NODE*p

27、;int j;p=head;for(j=0;j next;if(p=NULL)/表明链表中第i个节点不存在 printf(the%d node not foundt!n,i);return;pnew-next=p-next;/将插入节点的指针域指向第i个节点的后继节点 p-next=pnew;/将第i个节点的指针域指向插入节点,假设i=2,线性链表,2、线性链表的基本操作,链表的删除操作,含义：删除链表中的第i个结点Ni，使线性表的长度减1。删除前，节点Ni-1是Ni的前驱，Ni+1是Ni的后继；删除后，结点Ni+1成为Ni-1的后继。,基本思想：通过单链表的头指针head，首先找到链表中指向

28、第i个结点的前驱节点的指针p和指向第i个节点的指针q；然后删除第i个结点。删除时只需执行p-next=q-next即可，当然不要忘了释放节点i的内存单元。注意当i=0时，表示头节点，是不可删除的。,例:链表删除操作函数Delete_LinkList。,void Delete_LinkList(NODE*head,int i)NODE*p,*q;int j;if(i=0)return;/删除的是头指针，则返回 p=head;/将p指向要删除的第i个节点的前驱节点 for(j=1;j next!=NULL;j+)p=p-next;if(p-next=NULL)/表明链表中第i个节点不存在 prin

29、tf(the%d node not foundt!n,i);return;,假设i=2,q=p-next;/q指向待删除的节点i p-next=q-next;/删除节点i free(q);/释放节点i的内存单元,线性链表,2、线性链表的基本操作,链表的输出操作,含义：将链表中节点的数据域的值显示出来。如果在输出过程中，对数据进行相应的比较，则可实现对链表的检索操作。,基本思想：通过单链表的头指针head，使指针p指向实际数据链表的第一个节点，输出其数据值，接着p又指向下一个节点，输出其数据值，如此进行下去，直到尾节点的数据项输出完为止，即p为NULL为止。,void Display_LinkL

30、ist(NODE*head)NODE*p;for(p=head-next;p!=NULL;p=p-next)printf(%d,p-score);printf(n);,例:链表输出操作函数Display_LinkList。,线性链表,2、线性链表的基本操作,链表的销毁操作,含义：将创建的链表从内存中释放掉，达到销毁的目的,基本思想：每次删除头节点的后继节点，最后删除头节点。注意，不要以为只要删除了头节点就可以删除整个链表,要知道链表是一个节点一个节点建立起来的，所以销毁它也必须一个一个节点的删除才行。,void Free_LinkList(NODE*head)NODE*p,*q;p=head;

31、while(p-next!=NULL)q=p-next;p-next=q-next;free(q);free(head);,例:链表销毁操作函数Free_LinkList。,结构体和共用体,学习内容,共用体,构造数据类型，也叫联合体 用途：使几个不同类型的变量共占一段内存(相互覆盖),1、共用体类型的定义,union 共用体类型名 数据类型名1 成员名1；数据类型名2 成员名2；数据类型名n 成员名n；,类型定义不分配内存,共占4字节sizeof(union UData)=sizeof(f),共用体的大小是成员中占内存最大的成员的大小,union UData short i;char ch;f

32、loat f;,共用体,共用体,2、共用体变量的定义和引用,联合体变量的定义,形式一:union data short i;char ch;float f;a,b;,形式二:union data short i;char ch;float f;union data a,b,*p,d3;,形式三:union short i;char ch;float f;a,b,c;,共用体变量任何时刻只有一个成员存在,共用体变量定义分配内存,长度=最长成员所占字节数,共用体,联合体变量的引用,联合体变量名.成员名,联合体指针名-成员名 或(*联合体指针名).成员名,共用体,3、联合体变量的赋值,联合体变量的初

33、始化赋值,定义联合体变量时可以对变量赋初值，但只能对变量的第一个成员赋初值，不可象结构体变量那样对所有的成员赋初值。,union UData short i;char ch;float f;union UData data=10;/10赋给成员iunion UData data=A;/A赋给成员i，即i的值为65（A的ASCII码）union UData data=10,A,12.5;/错误，中只能有一个值union UData data=10;/错误，初值必须用 括起来,共用体,3、联合体变量的赋值,联合体变量在程序中赋值,定义了联合体变量以后，如果要对其赋值，则只能通过对其成员赋值，不可对

34、其整体赋值。,具有相同联合体类型的变量之间也可以相互赋值。,union UData short i;char ch;float f;union UData data,*p,d10;data=10;/错误data=10;/错误data.i=10;/正确，将10赋给data的成员ip=/正确，将12.5赋给data的成员fd0.ch=A/正确，将A 赋给d0的成员ch,union UData data1=10,data2;data2=data1;/正确,共用体,几点说明：,由于联合体变量的各成员共享同一地址的内存单元，所以在对其成员 赋值的某一时刻，存放的和起作用的将是最后一次存入的成员值,对联合

35、体变量的某个成员赋值时，也改变了其它成员的值，因为它们 共享一个内存地址。,由于联合体变量所有成员共享同一内存空间，因此联合体变量与其各成员的地 址相同。,union UData data;data.i=10;data.ch=A;data.f=12.5;则data.f的值才是有效的成员的值。,union UData data;data.i=10;data.ch=A;则data的成员i的值将变为65（A的ASCII码值）。,union UData data;则&data与&data.i、&data.ch、&data.f均相同,共用体,例：共用体成员间的相互影响。,#include void ma

36、in()union long L;short a;char ch;d=0 xFFF11241;printf(d.ch=%c d.a=%X d.L=%Xn,d.ch,d.a,d.L);d.a+;printf(d.ch=%c d.a=%X d.L=%Xn,d.ch,d.a,d.L);,0XFF,0XF1,0X12,0X41,运行结果：d.ch=A d.a=1241 d.L=FFF11241,d.ch=B d.a=1242 d.L=FFF11242,结构体和共用体,学习内容,枚举类型,如果一个变量只有几种可能的值，可以把它定义成枚举类型。所谓“枚举”，顾名思义，就是把这种类型数据可取的值一一列举出来

37、。一个枚举型变量取值仅限于列出值的范围。枚举数据类型通常的定义形式为：,enum 枚举类型名 枚举元素表；,由多个标识符组成，标识符之间用逗号分开,定义枚举类型：enum weekday sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat;,定义枚举类型变量：enum weekday today,nextday;,enum weekday sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat today,nextday;,enum weekday sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat today,nextday;,today=sun;nextday=mon;if(tod

38、ay=sat)nextday=sun;,today=100;,C编译对枚举元素实际上按整型常量处理，当遇到枚举元素列表时，编译程序就把其中第一个标识符赋0值，第二、三、个标识符依此赋1,2,。,enum weekday sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat today,nextday;,today=sun;printf(today=%d,today);,运行结果：today=0,枚举类型,可以在枚举类型定义时指定枚举元素的值,enum weekday sun=7,mon=1,tue,wed,thu,fri,sat;,注意：枚举元素是常量，在程序中不可对它赋值。例如：sun=0

39、;mon=1;将产生错误。,枚举类型,if(today=6)nextday=0;,if(today=sat)nextday=sun;,定义枚举类型的好处：,用标识符表示数值增加了程序的可读性,清晰,不清晰,可限制了变量的取值范围,如today只能取sunsat中的值,枚举类型,本章小结,结构体、联合体及枚举类型都是用户自定义的数据类型，它们均属于构造数据类型，是用户定义新数据类型的重要手段。结构和联合有很多的相似之处，它们都由成员组成。成员可以具有不同的数据类型。成员的表示方法相同。都可用间接和直接两种方式作变量说明。在结构体中，各成员都占有自己的内存空间，它们是同时存在的。一个结构体变量的总长度等于所有成员长度之和。在联合体中，所有成员不能同时占用它的内存空间，它们不能同时存在。联合体变量的长度等于最长的成员的长度。“.”是成员运算符，可用它表示成员项，成员还可用“-”运算符来表示。结构体变量可以作为函数参数，函数也可返回指向结构体的指针变量。而联合体变量不能作为函数参数，函数也不能返回指向联合体的指针变量。但可以使用指向联合体变量的指针，也可使用联合体数组。结构定义允许嵌套，结构体中也可用联合体作为成员，形成结构体和联合体的嵌套。链表是一种重要的数据结构，它便于实现动态的存储分配。本章介绍是单向链表，还可组成双向链表，循环链表等。,