c語言程序設計（第三版） 教學課件 ppt 作者 恰汗.合孜爾 第8章結構體和共用體

1、第8章 結構體和共用體,前面的章節(jié)中已經介紹了各種基本數(shù)據(jù)類型、數(shù)組和指針。但只有這些數(shù)據(jù)類型還難以處理一些比較復雜的數(shù)據(jù)結構。本章將以前面介紹的數(shù)據(jù)類型為基礎，進一步介紹結構體類型、共用體類型和枚舉類型。,,,8.1 結構體 8.2 動態(tài)內存分配與鏈表 8.3 共用體類型 8.4 枚舉類型 8.5 用戶自定義類型 8.6 程序舉例,第8章 結構體和共用體,第8章,8.1 結 構 體,8.1 結構體,8.1.1 結

2、構類型定義 在實際問題中，一組數(shù)據(jù)往往具有不同的數(shù)據(jù)類型。例如，在學生登記表中，姓名應為字符型；學號可為整型或字符型；年齡應為整型;性別應為字符型;成績可為整型或實型。但這些顯然不能用一個數(shù)組來存放這一組數(shù)據(jù)。因為數(shù)組中各元素的類型和長度都必須一致，以便于編譯系統(tǒng)處理。為了解決這個問題，Ｃ語言中給出了另一種構造數(shù)據(jù)類型—“結構體”。 “結構體”是一種構造類型,它是由若干“成員”組成的。每一個成員可以是一個

3、基本數(shù)據(jù)類型或者又是一個構造類型。結構體既然是一種“構造”而成的數(shù)據(jù)類型，那么在說明和使用之前必須先定義它，也就是構造它。如同在說明和調用函數(shù)之前要先定義函數(shù)一樣。,8.1 結構體,定義一個結構體類型的一般形式為： struct 結構體名 { 結構成

4、員的說明; };成員表由若干個成員組成，每個成員都是該結構體的一個組成部分。對每個成員也必須作類型說明，其形式為： 類型說明符 成員名;成員名的命名應符合標識符的書寫規(guī)定。例如： struct stu

5、 { int num; char name[20]; char sex; float score; };,8.1 結構體,在這個結構體定義中，結

6、構體名為stu，該結構體由4個成員組成。第一個成員為num，整型變量；第二個成員為name，字符數(shù)組變量；第三個成員為sex，字符變量；第四個成員為score，實型變量。應注意在括號“}”后的分號是不可少的。結構體定義之后，即可進行變量說明。凡說明為結構體stu的變量都由上述4個成員組成。由此可見，結構是一種復雜的數(shù)據(jù)類型，是數(shù)目固定，類型不同的若干有序變量的集合。,8.1 結構體,8.1.2 結構體類型變量的說明 說明結

7、構體變量有以下三種方法。以上面定義的stu為例來加以說明。 （1）先定義結構體類型，再說明結構體變量 例如： struct stu { int num; char name[20]; char

8、sex; float score; }; struct stu boy1,boy2;說明了兩個變量boy1和boy2為stu結構類型。也可以用宏定義使用一個符號常量來表示一個結構類型，例如： #define STU struct st

9、u STU { int num; char name[20]; char sex; float score; };

10、 STU boy1,boy2;,8.1 結構體,（2）在定義結構體類型的同時說明結構體變量 例如： struct stu { int num; char name[20]; char sex;

11、 float score; }boy1,boy2;（3）直接說明結構體變量 例如： struct { int num; char name[20]; ch

12、ar sex; float score; }boy1,boy2;,8.1 結構體,第三種方法與第二種方法的區(qū)別在于第三種方法中省去了結構體名，而直接給出結構體變量。三種方法中說明的boy1，boy2變量都具有相同的結構。說明了boy1，boy2變量為stu類型后，即可向這兩個變量中的各個成員賦值。 在上述stu結構體定義中，所有的

13、成員都是基本數(shù)據(jù)類型或數(shù)組類型。成員也可以又是一個結構體類型，即構成了嵌套的結構體。,8.1 結構體,例如：struct date{ int month; int day; int year;};struct{ int num; char name[20]; char sex; struct date birthday; float score;}boy1,boy2;,首先定義一個

14、結構體date，由month(月)、day(日)、year(年) 三個成員組成。在定義并說明變量 boy1 和 boy2 時，其中的成員birthday被說明為data結構體類型。成員名可與程序中其它變量同名，互不干擾。結構體變量成員的表示方法，在程序中使用結構體變量時，往往不把它作為一個整體來使用。,說明：結構體在內存中存儲容量是各成員容量之和，這是與后面聯(lián)合體的重要區(qū)別。,8.1 結構體,8.1.3 結構體變量的引用

15、 一般情況下，不能對一個結構體變量作為整體引用，只能引用其中的成員。結構體變量中成員引用的一般形式為： 結構體變量名.成員名其中，“.”是域成員運算符，是C語言中優(yōu)先級最高的運算符之一。 例如：boy1.num 即第一個人的學號，boy2.sex 即第二個人的性別。如果成員本身又是一個結構體，則必須逐級找到最低級的成員才能使用。 例如：bo

16、y1.birthday.month 即第一個人出生的月份。成員可以在程序中單獨使用，與普通變量完全相同。,8.1 結構體,8.1.4 結構體變量的賦值對于結構體變量，只有以下兩種情況可以對結構體變量賦值。（1）結構體變量整體賦值 例如： boy2=boy1;（2）取結構體變量地址 例如： &boy2;

17、 &boy1;注意:結構體變量名是地址常量,含義與數(shù)組名和函數(shù)名相同，不能對結構體變量做整體輸入/輸出。例如： scanf("%d,%s,%c,%f",&boy1); printf("%d,%s,%c,%f",boy1);這些語句都是不允許的，只能對結構體成員進行輸入/輸出。,8

18、.1 結構體,例8.1 給結構體變量賦值并輸出其值。#include void main(){ struct stu /* 定義結構體stu */ { int num; char *name; char sex; float score; } boy1,boy2;

19、 /* 定義stu類型的變量boy1、boy2 */ boy1.num=102; boy1.name="Zhang ping"; printf ("input sex and score:\n"); scanf("%c %f",&boy1.sex,&boy1.score);/* 給boy1的成員sex和score賦值 */ bo

20、y2=boy1; /* 把boy1整體賦給boy2 */ printf ("number=%d\nname=%s\n",boy2.num,boy2.name); printf ("sex=%c\nscore=%6.2f\n",boy2.sex,boy2.score);},8.1 結構體

21、,程序運行結果：input sex and score:M 96↙number=102name=Zhang pingsex=Mscore=︼96.00,本程序中用賦值語句給num和name兩個成員賦值，name是一個字符串指針變量。用scanf()函數(shù)動態(tài)地輸入sex和score成員值，然后把boy1的所有成員的值整體賦予boy2。最后分別輸出boy2 的各個成員值。,8.1 結構體,8.1.5 結構體變量的初始化

22、 如果結構體變量為全局變量或者靜態(tài)變量，則可以對它做初始化賦值。對局部或自動結構體變量不能做初始化賦值。,8.1 結構體,例8.2 外部結構體變量初始化。#include struct stu /* 定義結構體 */{ int num; char *name; char sex; float score;} boy2,boy1={10

23、2,"Zhang ping",'M',78.5};/*對變量boy1的成員初始化 */void main(){ boy2=boy1; /* 把boy1整體賦給boy2 */ printf("number=%d\nname=%s\n",boy2.num,boy2.name); printf("sex

24、=%c\nscore=%6.2f\n",boy2.sex,boy2.score);},8.1 結構體,程序運行結果：number=102name=Zhang pingsex=Mscore=︼78.50,本程序中，boy2，boy1均被定義為外部結構體變量，并對boy1作了初始化賦值。在main()函數(shù)中，把boy1的值整體賦予boy2，然后用兩個printf()語句輸出boy2各成員的值。,8.1 結構體,例8.3

25、靜態(tài)結構體變量初始化。#include void main(){ static struct stu /* 定義靜態(tài)結構體 */ { int num; char *name; char sex; float score; }boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M'

26、,78.5}; /*對變量boy1的成員初始化 */ boy2=boy1; printf("number=%d\nname=%s\n",boy2.num,boy2.name); printf("sex=%c\nscore=%6.2f\n",boy2.sex,boy2.score);} 本程序是把boy1，boy2都定義為靜態(tài)局部的結構體變量，同樣可以做初始化賦

27、值。,8.1 結構體,8.1.6 結構體數(shù)組 一個結構體變量可以處理一個對象，如果有多個對象，則需要多個結構體變量，數(shù)組的元素也可以是結構體類型的，因此可以構成結構體數(shù)組。結構體數(shù)組的每一個元素都是具有相同結構體類型的下標結構體變量。在實際應用中，經常用結構體數(shù)組來表示具有相同數(shù)據(jù)結構的一個群體。如一個班的學生檔案，一個車間職工的工資表等。 結構體數(shù)組的定義方法和結構體變量相似，也有三種方式：

28、 （1）先定義結構體類型，再定義結構體數(shù)組。 例如： struct stu { int num; char *name; char sex;

29、 float score; }； struct stu boy[5]; 定義了一個結構體數(shù)組boy，共有5個元素，boy[0]～boy[4]。每個數(shù)組元素都具有struct stu的結構體形式。,8.1 結構體,（2）在定義結構體類型的同時定義結構體數(shù)組。 例如：

30、 struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5];（3）直接定義結構體數(shù)組。 例如：

31、 struct { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5];,8.1 結構體,對外部結構體數(shù)組或靜態(tài)結構體數(shù)組可以做初始化賦值。 例如：

32、 struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5]={{101,"Li ping",'M',45},

33、 {102,"Zhang ping",'M',62.5}, {103,"He fang",'F',92.5}, {104,"Cheng ling",&

34、#39;F',87}, {105,"Wang ming",'M',58}}; 當對全部元素做初始化賦值時，也可不給出數(shù)組長度。,8.1 結構體,例8.4 計算學生的平均成績和不及格的人數(shù)。#include struct stu

35、 /* 定義結構體 */{ int num; char *name; char sex; float score;}boy[5]={{101,"Li ping",'M',45},{102,"Zhang ping",'M',62.5},{103,"He fang",'F',92.5

36、},{104,"Cheng ling",'F',87},{105,"Wang ming",'M',58}}; /* 對結構體數(shù)組元素初始化 */void main(){ int i,c=0; float

37、 ave,s=0; for(i=0;i<5;i++) { s+=boy[i].score; if(boy[i].score<60) c+=1; } printf("s=%6.2f\n",s); ave=s/5; /* 計算平均成績 */

38、 printf("average=%6.2f\ncount=%d\n",ave,c);},8.1 結構體,程序運行結果：s=345.00average=︼69.00count=2,本例程序中定義了一個外部結構體數(shù)組boy，共5個元素，并作了初始化賦值。在main函數(shù)中用for語句逐個累加各元素的score 成員值存于s之中，如score的值小于60(不及格)，即計數(shù)器C加1，循環(huán)完畢后計算平均成績，并輸出全

39、班總分、平均分及不及格人數(shù)。,8.1 結構體,例8.5 建立同學通訊錄。#include #define NUM 2struct mem /* 定義結構體 */{ char name[20]; char phone[10];};void main(){ struct mem man[NUM]; int i;

40、for(i=0;i<NUM;i++) /* 輸入通訊錄 */ { printf("input name:"); gets(man[i].name); printf("input phone:"); gets(man[i].phone); } printf("

41、Name\t\tPhone\n"); for(i=0;i<NUM;i++) /* 輸出通訊錄 */ printf("%s\t%s\n",man[i].name,man[i].phone);},8.1 結構體,,程序運行結果：input name:Zhang jun↙input phone:88888888↙

42、input name:Wang fang↙input phone:99999999↙Name PhoneZhang jun 88888888Wang fang 99999999,本程序中定義了一個結構體類型mem，它有兩個成員name和phone，用來表示姓名和電話號碼。在主函數(shù)中定義man為具有mem 類型的結構體數(shù)組。在for語句中，用gets()函數(shù)分別輸入各個元素中兩個成員的值。然后又在

43、for語句中用printf()語句輸出各元素中兩個成員值。,8.1 結構體,8.1.7 指向結構體變量的指針變量 結構體指針變量是一個指針變量，用來指向改變量所分配的存儲區(qū)域的首地址。結構體指針變量還可以用來指向結構體數(shù)組中的元素。結構體指針與以前介紹的各種指針在特性和使用方法上完全相同。結構體指針變量的運算也按照C語言的地址計算規(guī)則進行的。例如，結構體指針變量加1將指向內存中下一個結構體變量，結構體指針變量自身地址值的

44、增加量取決于它所指向的結構體變量的數(shù)據(jù)長度（sizeof()函數(shù)獲?。？傊?，結構體指針變量是指向一個結構體變量的指針變量。,8.1 結構體,1. 結構體指針變量的定義 定義結構體指針變量的一般形式為： struct 結構體類型名 *結構指針變量名； 例如： struct stu { int num;

45、 char *name; char sex; float score; }boy,*pstu; pstu=&boy;也可以定義結構體類型后再定義結構體指針變量。 結構體名和結構體變量是兩個不同的概念，不能混淆。結構體名只能表示一個結構體形式，編譯系統(tǒng)并不

46、對它分配內存空間。只有當某變量被說明為這種類型的結構時，才對該變量分配存儲空間。有了結構指針變量，就能更方便地訪問結構變量的各個成員。,8.1 結構體,2. 結構體指針變量的賦值 結構體指針變量必須先賦值后使用。賦值是把結構體變量的首地址賦給該指針變量，不能把結構名賦給該指針變量。例如，不能寫成pstu=&stu;。 注意：pstu已為指向一個結構體類型的指針變量，它只能指向結構體變量而不能指向它

47、其中一個成員。換句話說:pstu只能存放結構體變量的地址。例如,不能寫成pstu=&stu.num;。,8.1 結構體,3. 結構體指針變量的引用 定義好一個結構體指針變量之后，就可以對該指針變量進行各種操作。例如，給一個結構體變量指針賦一個地址值，輸出一個結構體變量指針的成員值，訪問結構體變量指針所指向的變量的成員等。引用結構體指針變量的一般形式為： (*結構指針變量)

48、.成員名； 或 結構指針變量->成員名; 例如： (*pstu).num; 或 pstu->num; 應該注意(*pstu) 兩側的括號不可少，因為成員符“.”的優(yōu)先級高于“*”。如去掉括號寫作 *pstu.num，則等效于*(pstu.

49、num)，這樣，意義就完全不對了。,8.1 結構體,例8.6 分析下面程序的運行結果。#include struct stu /* 定義結構體 */{ int num; char *name; char sex; float score;}boy1={102,"Zhang ping",'M

50、',78.5},*pstu;void main(){ pstu=&boy1; printf("number=%d\nname=%s\n",boy1.num,boy1.name); printf("sex=%c\nscore=%6.2f\n\n",boy1.sex,boy1.score); printf("number=%d\nname=%s\n&

51、quot;,(*pstu).num,(*pstu).name); printf("sex=%c\nscore=%6.2f\n\n",(*pstu).sex,(*pstu).score); printf("number=%d\nname=%s\n",pstu->num,pstu->name); printf("sex=%c\nscore=%6.2f\n\n&q

52、uot;,pstu->sex,pstu->score);},8.1 結構體,本程序序定義了一個結構體類型stu，定義了stu類型結構變量boy1 并作了初始化賦值，還定義了一個指向stu類型結構體的指針變量pstu。在main()函數(shù)中，pstu被賦予boy1的地址，因此pstu指向boy1。然后在printf()語句內用三種形式輸出boy1的各個成員值。,程序運行結果：number=102name=Zhang pin

53、gsex=Mscore=︼78.50,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,我們存儲數(shù)量比較多的同類型或同結構的數(shù)據(jù)時，一般首先考慮數(shù)組。然而在實際應用中，當處理一些難以確定其數(shù)量的數(shù)據(jù)時，如果用數(shù)組來處理，必須事先分配一個足夠大的連續(xù)空間，以保證數(shù)組元素數(shù)量充分夠用，但這樣處理時對存儲空間的一種浪費。C 語言使用動態(tài)內存分配來解決這樣的問題，其中常用的就是鏈表。鏈表是一種常見的數(shù)據(jù)結構，它動態(tài)地進行存儲分配，并且可以方便而又簡單地進行數(shù)據(jù)插

54、入，刪除等操作。,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,8.2.1 鏈表的概念 鏈表是指若干個數(shù)據(jù)按一定的原則連接起來。這個原則為：前一個數(shù)據(jù)指向下一個數(shù)據(jù)，只有通過前一個數(shù)據(jù)項才能找到下一個數(shù)據(jù)項。 鏈表有一個“頭指針”(head)，它指向鏈表的第一個元素（數(shù)據(jù)項）。鏈表的一個元素稱為一個“結點”(node)。結點中包含兩部分內容，第一部分是結點數(shù)據(jù)本身，如圖8-1中的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ所示。結點的第二部分是一個指針

55、，它指向下一個結點。最后一個結點稱為“表尾”，表尾結點的指針不指向任何地址，因此為空（NULL）。,圖8-1 鏈表結構圖,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,如果每個結點采用一個指針，將前一個結點的指針指向下一個結點，這稱為單鏈表。如果每個結點有兩個指向其他結點的指針，則稱為雙鏈表。本節(jié)主要討論單鏈表的運算。 由以上簡單鏈表可以看到，鏈表中的每個結點至少包含兩個域，一個域用來存放數(shù)據(jù)，其類型根據(jù)需存放的數(shù)據(jù)類型定義。另一個域用

56、來存放下一個結點的地址，因此必然是一個指針類型，此指針的類型應該是所指向的表結點的結構體類型。 在C語言中，可以用結構體類型來實現(xiàn)鏈表，例如： struct student { int long;

57、 float score; struct student *next; /* 指向下一結點 */ };其中next是結構體指針變量，用來存放下一個結點的地址，即next是指向下一個結點。,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,8.2.2 動態(tài)存儲分配

58、 C語言允許在函數(shù)執(zhí)行部分的任何地方使用動態(tài)存儲分配函數(shù)開辟或收回存儲單元,這樣的存儲分配叫動態(tài)存儲分配。動態(tài)分配使用自由、節(jié)約內存。 鏈表是動態(tài)分配存儲空間的，也就是說在需要的時候才開辟一個結點的存儲空間。在C語言中提供了以下有關的函數(shù)來實現(xiàn)動態(tài)存儲分配和釋放，這些函數(shù)包含在“stdio.h”或“malloc.h”中。,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,1. malloc()函數(shù)（分配內存空間函數(shù)） 調用形式為：

59、 void *malloc(size);其作用是在內存中動態(tài)獲取一個大小為size個字節(jié)的連續(xù)存儲空間。該函數(shù)將返回一個void類型的指針，若分配成功，就返回所分配的空間的起始地址，否則，就返回空指針（NULL）。2．calloc函數(shù)（分配內存空間函數(shù)） 調用形式為： void *calloc(unsigned n, unsigned size);其作用是在內存中動態(tài)

60、獲取n個大小為size個字節(jié)的存儲空間。該函數(shù)將返回一個void類型的指針，若分配成功，就返回內存單元的起始地址，否則，返回空指針（NULL）。用該函數(shù)可以動態(tài)地獲取一個一維數(shù)組空間，其中n為數(shù)組元素個數(shù)，每個數(shù)組元素的大小為size個字節(jié)。,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,3．free()函數(shù)（釋放內存空間函數(shù)） 調用形式為： void free(void *p);其作用是釋放由p指針所指向的內存空間

61、。即系統(tǒng)回收，使這段空間又可以被其他變量所用。指針變量p是最近一次調用malloc( )或calloc()函數(shù)時返回的值，不能是任意的地址。4. realloc函數(shù) 調用形式為： void *recalloc(void *p, unsigned size);其作用是將p所指的已分配的內存空間重新分配成大小為size個字節(jié)的空間。它用于改變已分配的空間的大小，可以增減單元數(shù)。函數(shù)返回新內存的首地址，如果內

62、存不夠，則返回空指針（NULL）。,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,例8.7 分配一塊區(qū)域，輸入一個學生數(shù)據(jù)。#include #include void main(){ struct stu /* 定義結構體 */ { int num; char *name; char sex; float score; }*ps;

63、 /* 定義一個結構體指針變量ps */ ps=(struct stu*)malloc(sizeof(struct stu)); ps->num=102; /* 輸入學生數(shù)據(jù) */ ps->name="Zhang ping"; ps->se

64、x='M'; ps->score=62.5; printf ("number=%d\nname=%s\n",ps->num,ps->name); printf ("sex=%c\nscore=%6.2f\n",ps->sex,ps->score); free(ps);},8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,程序運行結果：number

65、=102name=Zhang pingsex=Mscore=︼62.50,本程序中，定義了結構體類型stu，定義了stu類型指針變量ps。然后分配一塊stu大內存區(qū)，并把首地址賦予ps，使ps指向該區(qū)域。再以ps為指向結構體的指針變量對各成員賦值，并用printf()輸出各成員值。最后用free()函數(shù)釋放ps指向的內存空間。整個程序包含了申請內存空間、使用內存空間、釋放內存空間三個步驟，實現(xiàn)存儲空間的動態(tài)分配。,8.2 動態(tài)內存

66、分配與鏈表,8.2.3 建立和輸出鏈表 所謂動態(tài)建立鏈表是指在程序執(zhí)行過程中從無到有地建立鏈表，將一個個新生成的結點順次鏈接入已建立的鏈表上，上一個結點的指針域存放下一個結點的起始地址，并給各結點數(shù)據(jù)域賦值。 所謂輸出鏈表是將鏈表上各個結點的數(shù)據(jù)域中的值依次輸出，直到鏈表結尾。,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,例8.8 以三個結構體變量為結點建立一個簡單的鏈表并輸出。#include struct nod

67、e { int data; struct node *next;};void main(){ struct node a,b,c,*head,*p; head=&a; /* 頭結點指向a結點 */ a.data=5;a.next=&b; /* a結點指向b結點 */ b.data=1

68、0;b.next=&c; /* b結點指向c結點 */ c.data=15;c.next=NULL; /* c結點是尾結點 */ p=head; /* 使p指向a結點 */ while(p!=NULL) { printf("%d-->",p-&

69、gt;data); /* 輸出指針p所指向結點的數(shù)據(jù) */ p=p->next; /* 使p指向下一個結點 */ } printf("NULL\n");},程序運行結果：5-->10-->15-->NULL,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,8.2.4 鏈表的基本操作 鏈

70、表的基本操作包括，建立并初始化鏈表，遍歷訪問鏈表（包括查找結點、輸出結點等），刪除鏈表中的結點，在鏈表中插入結點。鏈表的各種基本操作的步驟如下。 1. 建立鏈表 ① 建立頭結點（或定義頭指針變量）。 ② 讀取數(shù)據(jù)。 ③ 生成新結點。 ④ 將數(shù)據(jù)存入結點的數(shù)據(jù)域中。 ⑤ 將新結點連接到鏈表中（將新結點地址賦給上一個

71、結 點的指針域連接到鏈表）。 ⑥ 重復步驟②～⑤，直到尾結點為止。,8.2 動態(tài)內存分配與鏈表,2．遍歷訪問鏈表 輸出鏈表即順序訪問鏈表中各結點的數(shù)據(jù)域，方法是：從頭結點開始，不斷地讀取數(shù)據(jù)和下移指針變量，直到尾結點為止。3．刪除鏈表中的一個結點 ① 找到要刪除結點的前驅結點。 ② 將要刪除結點的后驅結點的地址賦給要刪除結點的前驅