1、第11章 结构体与共同体,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。 11.1 结构类型与结构变量的定义 11.2 结构变量的引用与初始化 11.3 结构数组 11.4 指向结构类型数据的指针 11.5 链表处理结构指针的应用 11.6 共用型和枚举型 11.7 定义已有类型的别名,11.1 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。 11.1.1 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 数据项; ;
2、/* 此行分号不能少！*/ 案例11.1 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：AL11_1.h。*/ /*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：由学号和三门成绩共4项组成*/c
3、har no7; int score1;int score2;int score3;,例子图解,struct student int num;char name20;char sex;int age;float score;char addr30;,（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
4、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）本书将个数据项称为结构类型的个成员（或分量）。,11.1.2 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11.1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
5、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； 注意：还可以省略结构类型名。 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。,11.2 结构变量的引用与初始化,案例11.2 利
6、用案例11.1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。/*案例代码文件名：AL11_2.C*/ #include“AL11_1.h“ /*定义并初始化一个外部结构变量student */ struct std_info student=“000102“,“zhangsan“,“M“,1980,9,20; main() printf(“No: %sn“,student.no); printf(“Name: %sn“,student.name); printf(“Sex: %sn“,student.sex); printf(
7、“Birthday: %d-%d-%dn“,student.birthday.year,student.birthday.month, student.birthday.day); ,struct std_info char no7; char name9; char sex3; struct date birthday;,程序运行结果： No: 000102 Name: zhangsan Sex: M Birthday:1980-9-201.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
8、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.yearstudent.birthday.monthstudent.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
9、结构变量的地址。,例如，&student.name ，&student 。 不能整体输入输出结构体变量。 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11.2中的student=“000102“, “zhangsan“, “M“, 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。,11.3 结构体数组,结构体数组的每一个元素，都是结构类型数据，均包含结构类型的所有成员。 案例11.3 利用案例11.1中定义的结构类型struct std_in
10、fo，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：AL11_3.C*/ #include “ AL11_1.h“ /*定义并初始化一个外部结构数组student3 */ struct std_info student3= “000102”,“Zhang”,“M”,1980,9,20 , “000105”,“LiSi”,“M”, 1980,8,15 , “000112”,“Wang”,“F”, 1980,3,10 ;,/*主函数main()*/ main() int i;/*打印表头: “ “表示1个空格字符*/printf(“No.NameSexBir
11、thdayn“); /*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.birthday.year, studenti.birthday.month, studenti.birthday.day);,程序运行结果： No. Name Sex Birthday 000102 zhang M 1980-9-20 000105 li M 1980-8-15 00011
12、2 wang F 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。,11.4 指向结构类型数据的指针,结构变量在内存中的起始地址称为结构变量的指针。 11.4.1 指向结构变量的指针 案例11.4 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：AL11_4.C*/ #include “ AL11_1.h“struct std_info student=“00010
13、2”,“Zhangsan”,“M”,1980,9,20; main() struct std_info *p_std=,struct std_info char no7; char name9; char sex3; struct date birthday;,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）pointer-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
14、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？,struct std_info char no7; char name9; char sex3; struct date birthday;,11.4.2 指向结构数组的指针 案例11.5 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：AL11_5.C*/ #include “ AL11_1.h“ /*定义并初始化一个外部结构数组student */ Struct std_info stu
15、dent3=“000102“,“Zhang“,“M“,1980,5,20, “000105“,“LiSi“,“M“,1980,8,15, “000112“,“Wang“,“F“,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.month, p_
16、std-birthday.day); 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。如果一定要将此地址赋给p就使用强制类型转换，将成员地址转换成p的类型。 例如：p=(struct std_info *)student0.name,11.4.3 指向结构数据的指针作函数参数 案例11.6 用函数调用方式，改写案例11.5：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：AL11_6.C*/ #i
17、nclude “ AL11_1.h“ /*定义并初始化一个外部结构数组student */ struct std_info student3=“000102“,“zhang“, “M“,1980,5,20,“000105“, “LiSi“, “M“,1980,8,15,“000112“, “Wang“, “F“,1980,3,10 ; /*主函数main()*/ main() void display(struct std_info *p_std) ; /*函数说明*/int i=0;/*打印表头*/printf(“No.NameSexBirthdayn“);/*打印内容*/for( ; i3
18、; i+) display( student + i ); printf(“n“);,void display(struct std_info *p_std) printf(“%-7s%-9s%-4s“, p_std-no,p_std-name, p_std-sex);printf(“%4d-%2d-%2dn“, p_std-birthday.year,p_std-birthday.month, p_std-birthday.day); ,将一个结构体变量的值传递给另一个函数的方法有3个： 用结构体变量的成员作参数,用法和普通变量作参数是一样的,属于“值传递”。 用结构体变量做实参，采取的也是
19、“值传递”。此时，形参必须也是同类型的结构体变量。 用指向结构体变量的指针做实参，将结构体变量的地址传给形参。,11.5 链表处理结构指针的应用,11.5.1 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。P294图11.10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。,线性表的链接存储结构及实现,单链表,数据
20、域,指针域,单链表是由若干结点构成的； 单链表的结点只有一个指针域。,data：存储数据元素 next：存储指向后继结点的地址,2. 静态链表所有的结点都是在程序中定义的，不是临时开辟的，也不能用完后就释放，这种链表称为“静态链表”。 案例11.7建立一个静态链表，它由3个学生数据的结点组成。输出各结点中的数据。 /*案例代码文件名：AL11_7.C*/ struct student long num;float score;struct student *next;,main() struct student a,b,c,*head,*p;a.num=99101;a.score=87;b.n
21、um=99102;b.score=79;c.num=99103;c.score=69;head= 运行结果：99101 87.099102 79.099103 69.0,11.5.2 处理动态链表所需的函数 malloc函数 原型：void *malloc(unsigned int size) 功能：在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。int *p; p=(int *)malloc(sizeof(int); calloc函数 原型： void *calloc(unsigned n，unsigned size) 功能：在内存的动态存储区中分配n个长度为size的连续空间。int
22、 *p; p=(int *)calloc(10,sizeof(int); free函数 原型：void free(void *p) 功能：释放由p指向的内存区。free(p);以上函数原型包含在：stdlib.h，alloc.h,11.5.3 对链表的基本操作 1. 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，按给定的结点的索引号或检索条件，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
23、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。 （ 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ki+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。,2. 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 gra
24、de *next; /*指针域*/;11.5.4 创建一个新链表 案例11.8 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，
25、插入到链表尾，使之成为新的尾结点。,/*案例代码文件名：AL11_8.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 score; /*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*/ int n; struct grade *create( void ) struct grade *head=NULL, *
26、new, *tail;n=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(“Input the number of student No.%d(6 bytes): “, n+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fo
27、r语句*/ printf(“Input the score of the student No.%d: “, n+1); scanf(“%d“, /*3、将新结点插入到链表尾，并设置新的尾指针*/,if(n=1) head=new; /*是第一个结点, 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); 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？,11.5.5 输出链表 案例11.9编写一个输出链表函数print。 /*案例代码文件名：AL11_9.C
28、*/ void print(struct grade *head) struct grade *p;printf(“nNow,These %d records are:n”,n);p=head;if (head!=NULL)do printf(“%s %dn”,p-no,p-score);p=p-next;while(p!=NULL); ,链表删除,head,a1,ai-1,ai+1,ai,注意分析边界情况表头、表尾,p=q-next,head=q-next,11.5.6 对链表的删除操作（P301图11-19） 案例11.10编写一个删除链表函数del。 /*案例代码文件名：AL11_10.
29、C*/ struct grade *del(struct grade *head,char no) struct grade *p1,*p2; if (head=NULL) printf(“nlist null!”);goto end; p1=head; while(strcmp(no,p1-no)!=0 ,11.5.7 对链表的插入操作（P304图11-22） 案例11.11 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
30、域找到第i个结点，最后将新结点插入到第i个结点之后。,链表插入,注意分析边界情况表头、表尾,s-next= p -next p -next =s,s-next= p -next p -next =s,s-next= head head=s,/*案例代码文件名：AL11_11.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) st
31、ruct grade *pointer;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, head=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 ,11.6 共用型和枚举型简介,11.6.1 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。P309图11.24 2共用类型的定义与结构类型的定义类似u
32、nion 共用类型名 成员列表;变量列表; 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,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
33、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，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
34、类型定义中，反之亦然。,11.6.2 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;workday=Fri; 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
35、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、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。 思考题：下面程序的输出是A） 0 1 2 3 B） 0 4 0 10 C） 0 4 5 15 D） 1 4 5 15main() e
36、num team my,your=4,his,her=his+10；printf(“%d%d%d%dn”，my,your,his,her)；,11.7 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11.9 给实型float定义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：
37、float REAL; （3）在定义体最前面加上typedef：typedef float REAL;则 语句float f;与 REAL f;是等价的。,案例11.10 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
38、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。,1、以下数组定义中不正确的是 A) int a23; B) int b3=0,1,2,3; C) int c100100=0; D) int d3=1,2,1,2,3,1,2,3,4;,2、以下各选项企图说明一种新的类型名，其中正确的是 A) typedef v1 int; B) typedef v2=int; C) typedef int v3; D) typedef v4: int; 3、以下定义语句中，错误的是 int a=1,2; B) char *a3; C) char s10=“test“; D)int n=5,an;,4、运行下面的程序, 则输出结果是 void f(int a) static int x=2,y;y=2; x+=a;y+=a; printf(“%d%d”,x,y); main() int x=2; f(x); f(x); ,作业: P318 11.1、 11.2,
