第10章结构与链表.ppt

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1、第10章 结构与链表,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。 10.1 结构类型与结构变量的定义 10.2 结构变量的引用与初始化 10.3 结构数组 10.4 指向结构类型数据的指针 10.5 链表处理结构指针的应用 10.6 共用型和枚举型 10.7 定义已有类型的别名 Return,10.1 结构类型与结构变量的定义,C语言中的结构类型，相当于其它高级语言中的“记录”类型。 10.1.1 结构类型定义 struct 结构类型名 /* struct是结构类型关键字*/ 数据类型 数据项1; 数据类型 数据项2; 数据类型 数据

2、项; ; /* 此行分号不能少！*/ 案例10.1 定义一个反映学生基本情况的结构类型，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类型*/,struct date /*日期结构类型：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 /*成绩结构类型：由学号和

3、三门成绩共4项组成*/ char no7; int score1; int score2; int score3; ;,（1）“结构类型名”和“数据项”的命名规则，与变量名相同。 （2）数据类型相同的数据项，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类型，也可改为如下形式： struct date int year, month, day; ; （3）结构类型中的数据项，既可以是基本数据类型，也允许是另一个已经定义的结构类型。 例如，本案例代码中的结构类型std_info，其数据项“birthday”就是一个已经定义的日期结构类型date。 （4）本书将个数据项

4、称为结构类型的个成员（或分量）。,10.1.2 结构变量定义 用户自己定义的结构类型，与系统定义的标准类型（int、char等）一样，可用来定义结构变量的类型。 1.定义结构变量的方法，可概括为两种： （1）间接定义法先定义结构类型、再定义结构变量 例如，利用案例10.1中定义的学生信息结构类型std_info，定义了一个相应的结构变量student： struct std_info student; 结构变量student：拥有结构类型的全部成员，其中birthday成员是一个日期结构类型，它又由3个成员构成。 注意：使用间接定义法定义结构变量时，必须同时指定结构类型名。,（2）直接定义法在

5、定义结构类型的同时，定义结构变量 例如，结构变量student的定义可以改为如下形式： struct std_info student; 同时定义结构类型及其结构变量的一般格式如下： struct 结构类型名 结构变量表； 2.说明 （1）结构类型与结构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,10.2 结构变量的引用与初始化,案例10.2 利用案例10.1中定义的结构类型struct std_info，定义一个结构变量student，用于存储和显示一个学生的基本情况。

6、/*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变量student */ struct std_info student=“000102“,“张三“,“男“,1980,9,20; main() printf(“No: %sn“,student.no); printf(“Name: %sn“,student.name); printf(“Sex: %sn“,student.sex); printf(“Birthday: %d-%d-%dn“,student.birthday.year, student.birthday.month, s

7、tudent.birthday.day); 程序演示,程序运行结果： No: 000102 Name: 张三 Sex: 男 Birthday:1980-9-20 1.结构变量的引用规则 对于结构变量，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，引用结构变量student中的no成员；student.name引用结构变量student中的name成员，等等。,如果某成员本身又是一个结构类型，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： 结构变量.成员.子成员.最低1

8、级子成员 例如，引用结构变量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）既可引用结构变量成员的地址，也可引用结构变量的地址。,例如，&student.name ，&student 。 2.结构变量的初始化 结构变量初始化的格式，与一维数组相似： 结构变量=初值表 不同的是：如果某成员本身又是结构类型，则该成员的初值为一个初值表。 例如，案例10.2中的student=“00010

9、2“, “张三“, “男“, 1980,9,20。 注意：初值的数据类型，应与结构变量中相应成员所要求的一致，否则会出错。 Return,10.3 结构数组,结构数组的每一个元素，都是结构类型数据，均包含结构类型的所有成员。 案例10.3 利用案例10.1中定义的结构类型struct std_info，定义一个结构数组student，用于存储和显示三个学生的基本情况。 /*案例代码文件名：AL10_3.C*/ #include“struct.h“ /*定义并初始化一个外部结构数组student3 */ struct std_info student3=“000102”,“张三”,“男”,198

10、0,9,20, “000105”,“李四”,“男”,1980,8,15, “000112”,“王五”,“女”,1980,3,10 ;,/*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; i3; i+) printf(“%-7s“,studenti.no); printf(“%-9s“,studenti.name); printf(“%-4s“,studenti.sex); printf(“%d-%d-%dn“,studenti.birt

11、hday.year, studenti.birthday.month, studenti.birthday.day); 程序演示,程序运行结果： No. Name Sex Birthday 000102 张三 男 1980-9-20 000105 李四 男 1980-8-15 000112 王五 女 1980-3-10 与结构变量的定义相似，结构数组的定义也分直接定义和间接定义两种方法，只需说明为数组即可。 与普通数组一样，结构数组也可在定义时进行初始化。初始化的格式为： 结构数组n初值表1，初值表2，.，初值表n 例如，本案例中的结构数组student3。 Return,10.4 指向结构类

12、型数据的指针,结构变量在内存中的起始地址称为结构变量的指针。 10.4.1 指向结构变量的指针 案例10.4 使用指向结构变量的指针来访问结构变量的各个成员。 /*案例代码文件名：AL10_4.C*/ #include“struct.h” struct std_info student=“000102”,“张三”,“男”,1980,9,20; main() struct std_info *p_std= 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）p

13、ointer-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？,10.4.2 指向结构数组的指针 案例10.5 使用指向结构数组的指针来访问结构数组。 /*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数组student */ struct std_in

14、fo 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“);,/*输出结构数组内容*/ for( ; ino, p_std-name, p_std-sex); printf(“%4d-%2d-%2dn“, p_std-birthday.year, p_std-birthday.mont

15、h, p_std-birthday.day); 程序演示 如果指针变量p已指向某结构数组，则p+1指向结构数组的下一个元素，而不是当前元素的下一个成员。 另外，如果指针变量p已经指向一个结构变量（或结构数组），就不能再使之指向结构变量（或结构数组元素）的某一成员。,10.4.3 指向结构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数组student */ struct std_info stu

16、dent3=“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,

17、p_std-birthday.day); 程序演示 Return,10.5 链表处理结构指针的应用,10.5.1 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。图10-1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

18、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10-2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k

19、i+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10-3所示。 3语言对链表结点的结构描述 在语言中，用结构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*/ ; 10.5.2 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

20、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*/ struct grade char no7; /*学号*/ int scor

21、e; /*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(“

22、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“, /*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,

23、 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？ 10.5.3 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：A

24、L10_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, h

25、ead=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 程序演示 Return,10.6 共用型和枚举型简介,10.6.1 共用型 1概念 使几个不同的变量占用同一段内存空间的结构称为共用型。 2共用类型的定义与结构类型的定义类似 union 共用类型名 成员列表; 3共用变量的定义与结构变量的定义类似 （1）间接定义先定义类型、再定义变量 例如，定义data共用类型变量un1,un2,un3的语句如下： union data un1,un2

26、,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）。 共用变量的引用与结构变量一样，也只能逐个引用共用变量的成员 例如，访问共用变量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

27、，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，故共用变量与其各成员的地址相同。 例如，un1un1.iun1.chun1.f。 （3）不能对共用变量进行初始化（注意：结构变量可以）；也不能将共用变量作为函数参数，以及使函数返回一个共用数据，但可以使用指向共用变量的指针。 （4）共用类型可以出现在结构类型定义中，反之亦然。,10.6.2 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变量类

28、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。,（3）枚举元素作为常量是有值的定义时的顺序号（从开始），所以枚举元素可以进行比较，比较规则是：序号大者为大！ 例如，上例中的Sun=0、Mon=1、Sat=6，所以MonSun、

29、Sat最大。 （4）枚举元素的值也是可以人为改变的：在定义时由程序指定。 例如，如果enum weekdays Sun=, Mon ,Tue, Wed, Thu, Fri, Sat；则Sun=，Mon=，从Tue=2开始，依次增。 Return,10.7 定义已有类型的别名,除可直接使用提供的标准类型和自定义的类型（结构、共用、枚举）外，也可使用typedef定义已有类型的别名。该别名与标准类型名一样，可用来定义相应的变量。 定义已有类型别名的方法如下： （1）按定义变量的方法，写出定义体； （2）将变量名换成别名； （3）在定义体最前面加上typedef。 案例10.9 给实型float定义

30、1个别名REAL。 （1）按定义实型变量的方法，写出定义体：float f; （2）将变量名换成别名： float REAL; （3）在定义体最前面加上typedef：typedef float REAL;,案例10.10 给如下所示的结构类型struct date定义1个别名DATE。 struct date int year, month, day; ; （1）按定义结构变量的方法，写出定义体：struct date d; （2）将变量名换成别名： struct date DATE; （3）在定义体最前面加上typedef： typedef struct date DATE; 说明： （1）用typedef只是给已有类型增加个别名，并不能创造个新的类型。就如同人一样，除学名外，可以再取一个小名（或雅号），但并不能创造出另一个人来。 （2）typedef与#define有相似之处，但二者是不同的：前者是由编译器在编译时处理的；后者是由编译预处理器在编译预处理时处理的，而且只能作简单的字符串替换。 Return,