C语言教案第10章.docx
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C语言教案第10章
●复习
数据的基本类型和数组的使用
●新授
第九章 结构体和共用体
当处理一组不同类型的数据时，如职工登记表，有姓名（字符型），工号（字符型或整型），性别（字符型），年龄（整型），工资（实型）各个字段的类型不同，不能用数组实现，因为数组要求各元素的类型和长度相同，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“结构体”的构造数据类型。
9.1结构类型与结构变量的定义
“结构”是一种复合的数据类型，是数目固定，类型不同的的若干有序变量的集合。
C语言中的结构类型，相当于其它高级语言中的“记录”类型，它是一种构造类型，由若干成员组成的，每个成员可以是一个基本数据类型或者是一个构造类型。
9.1.1结构类型定义
结构类型在使用之前也要先定义，其定义格式为：
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ｎ;
};/*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*/
structdate/*日期结构类型：
由年、月、日三项组成*/
{intyear;
intmonth;
intday;
};
structstd_info/*学生信息结构类型：
由学号、姓名、性别和生日共4项组成*/
{charno[7];
charname[9];
charsex[3];
structdatebirthday;
};
structscore/*成绩结构类型：
由学号和三门成绩共4项组成*/
{charno[7];
intscore1;
intscore2;
intscore3;
};
说明：
（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：
structdate
{intyear,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，即嵌套的结构体。
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1个数据项称为结构类型的1个成员（或分量）。
9.1.2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：
structstd_infostudent;
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。
（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：
structstd_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。
9.2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structstd_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：
AL10_2.C*/
#include"struct.h"
/*定义并初始化一个外部结构变量student*/
structstd_infostudent={"000102","张三","男",{1980,9,20}};
main（）
{printf（"No:
%s\n",student.no）;
printf（"Name:
%s\n",student.name）;
printf（"Sex:
%s\n",student.sex）;
printf（"Birthday:
%d-%d-%d\n",student.birthday.year,student.birthday.month,student.birthday.day）;
}
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={"000102","张三","男",{1980,9,20}}。
●小结
结构类型的定义，结构变量的定义，结构变量的引用与初始化。
●作业
●复习
结构和结构变量的定义，结构变量的引用和初始化，数组的使用。
●新授
9.3结构数组
一个结构体变量只能存放一个对象（如一个学生或一个职工）的一组数据，如果要存放一个班（30人）学生的有关数据就要设30个结构体变量，显然是不方便的，人们自然想到使用数组。
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。
定义结构体数组的方法与定义结构体变量方法相似，只是要多用一个方括号以说明它是个数组。
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。
只有对定义为外部的或静态的数组才能初始化。
在对结构体变量初始化时，要将每个元素的数据分别用花括号括起来。
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student[3]。
[案例10.3]利用[案例10.1]中定义的结构类型structstd_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student[3]*/
structstd_infostudent[3]={{“000102”,“张三”,“男”,{1980,9,20}},
{“000105”,“李四”,“男”,{1980,8,15}},
{“000112”,“王五”,“女”,{1980,3,10}}};
/*主函数main（）*/
main（）
{inti;
/*打印表头:
"□"表示1个空格字符*/
printf（"No.□□□□Name□□□□□Sex□Birthday\n"）;
/*输出三个学生的基本情况*/
for（i=0;i<3;i++）
{printf（"%-7s",student[i].no）;
printf（"%-9s",student[i].name）;
printf（"%-4s",student[i].sex）;
printf（"%d-%d-%d\n",student[i].birthday.year,
student[i].birthday.month,student[i].birthday.day）;
}
}
程序运行结果：
No.NameSexBirthday
000102张三男1980-9-20
000105李四男1980-8-15
000112王五女1980-3-10
●小结
结构数组的定义，结构数组的引用与初始化。
●作业
实验报告
9.4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。
9.4.1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”
structstd_infostudent={“000102”,“张三”,“男”,{1980,9,20}};
main（）
{structstd_info*p_std=&student;
printf（"No:
%s\n",p_std->no）;
printf（"Name:
%s\n",p_std->name）;
printf（"Sex:
%s\n",p_std->sex）;
printf（"Birthday:
%d-%d-%d\n",p_std->birthday.year,
p_std->birthday.month,p_std->birthday.day）;
}
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？
9.4.2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*/
structstd_infostudent[3]={{"000102","张三","男",{1980,5,20}},
{"000105","李四","男",{1980,8,15}},
{“000112”,“王五”,“女”,{1980,3,10}}};
main（）
{structstd_info*p_std=student;
inti=0;
/*打印表头*/
printf（"No.□□□□Name□□□□□Sex□Birthday\n"）;
/*输出结构数组内容*/
for（;i<3;i++,p_std++）
{printf（"%-7s%-9s%-4s",p_std->no,p_std->name,p_std->sex）;
printf（"%4d-%2d-%2d\n",p_std->birthday.year,
p_std->birthday.month,p_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。
9.4.3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*/
structstd_infostudent[3]={{"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（）
{voiddisplay（）;/*函数说明*/
inti=0;
/*打印表头*/
printf（"No.□□□□Name□□□□□Sex□Birthday\n"）;
/*打印内容*/
for（;i<3;i++）
{display（student+i）;
printf（"\n"）;
}
}
voiddisplay（structstd_info*p_std）
{printf（"%-7s%-9s%-4s",p_std->no,
p_std->name,p_std->sex）;
printf（"%4d-%2d-%2d\n",p_std->birthday.year,
p_std->birthday.month,p_std->birthday.day）;
}
/*打印内容*/
for（;i<3;i++）
{display（student+i）;
printf（"\n"）;
}
}
voiddisplay（structstd_info*p_std）
{printf（"%-7s%-9s%-4s",p_std->no,
p_std->name,p_std->sex）;
printf（"%4d-%2d-%2d\n",p_std->birthday.year,
p_std->birthday.month,p_std->birthday.day）;
}
●复习
指针的具体使用。
●新授
9．5链表结构
9.5.1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，如图10-3所示。
3．Ｃ语言对链表结点的结构描述
在Ｃ语言中，用结构类型来描述结点结构。
例如：
structgrade
{charno[7];/*学号*/
intscore;/*成绩*/
structgrade*next;/*指针域*/
};
9.5.2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*/
#defineNULL0
#defineLENsizeof（structgrade）/*定义结点长度*/
/*定义结点结构*/
structgrade
{charno[7];/*学号*/
intscore;/*成绩*/
structgrade*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*/
structgrade*create（void）
{structgrade*head=NULL,*new,*tail;
intcount=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=（structgrade*）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（"InputthenumberofstudentNo.%d（6bytes）:
",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（"InputthescoreofthestudentNo.%d:
",count+1）;
scanf（"%d",&new->score）;
count++;/*结点个数加1*/
/*2、置新结点的指针域为空*/
new->next=NULL;
/*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,置头指针*/
elsetail->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？
9.5.3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：
AL10_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*/
structgrade*insert（structgrade*head,structgrade*new,inti）
{structgrade*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,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&&i>1;pointer=pointer->next,i--）;
if（pointer==NULL）/*越界错*/
printf（"Outoftherange,can’tinsertnewnode!
\n"）;
else/*一般情况：
pointer指向第i个结点*/
new->next=pointer->next,pointer->next=new;
}
return（head）;
}
●小结
结构数组的定义，结构数组的引用与初始化。
●作业
实验报告
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：
uniondataun1,un2,un3；
（2）直接定义──定义类型的同时定义变量
例如，union[data]
{inti;
charch;
floatf;
}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４字节（不是2+1+4=7字节）。
４．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，执行un1.i=1,un1.ch='c',un1.f=3.14后，un1.f才是有效的成员。
（2）由
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