第 11 章结构体与共用体

第11章结构体与共用体 11.1　概述 11.2　定义结构体类型变量的方法 11.3　结构体变量的引用 11.4　结构体变量的初始化 11.5　结构体数组 11.6　指向结构体类型数据的指针 11.7　用指针处理链表 11.8　共用体 11.9　枚举类型 11.10　用typedef定义类型

大纲要求 （1）掌握结构体和共用体类型的说明、结构体和共用体变量的定义及初始化方法（2）掌握结构体与共用体成员的引用（3）领会动态存储分配和释放（4）掌握链表的基本概念和基本操作（5）领会枚举类型变量的定义（6）了解typedef的作用

11.1　概述 记录－－由多种数据组成，如成绩册中每个学生的数据是一个记录，可以包括：学号、姓名及各科成绩又如学生基本情况表中可以包括每个学生的：学号、姓名、性别、年龄、成绩、地址等。 C中实现记录的方法：使用结构体类型 struct student {int num; char name[20],sex; int age; float score; char addr[30]; };

结构体类型定义格式 结构类型定义 struct 结构体名 /* 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！*/ 例: 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。

struct student {long num; char nname[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }; struct date /*用于存放日期型数据*、 {int year; int month; int day; }; struct std_info /*学生信息结构类型：由学号、姓　{char no[7]; 　　　名、性别和生日共4项组成*/ char name[9]; char sex[3]; struct date birthday; }; struct score /*成绩结构类型：由学号和三门成绩共　 {char no[7]; 4项组成*/ 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。（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）。

11.2　定义结构体类型变量的方法 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。　定义结构变量的方法，可概括为3种： 1.间接定义法──先声明结构类型、再定义结构变量　　一般格式为：struct 结构体名　　结构体变量名表；例如，利用例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student1： struct std_info student1; 结构变量student1：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。结构体变量所占的存储空间为其各成员所占存储空间之和。注意：使用间接定义法定义结构变量时，必须同时指定结构体名。

2.直接定义法──在定义结构类型的同时，定义结构变量2.直接定义法──在定义结构类型的同时，定义结构变量例 struct student {int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }student1,student2; 同时定义结构类型及其结构变量的一般格式如下： struct 结构体名 { 成员表列 } 结构变量名表；

3.直接定义结构体类型变量 其一般格式如下： struct { 成员表列； } 结构变量表； struct student {int num; char name[20]; char sex; int age; float score; struct date birthday; char addr[30]; }student1,student2；

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。编译时类型不占存储空间。（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。（3）成员可以是基本类型或构造类型（数组，结构体类型，共用体类型）、指针类型。

11.3　结构体变量的引用 结构体变量的引用规则： 1，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*/ 不能将一个结构体变量作为一个整体进行输入输出及其它运算 2，如果成员本身是一个结构体或共用体，则要用若干成员运算符，直到找到最低一级的成员为止。如在前面的例中对日期的引用为： student1.birthday.year, student1.birthday.month, student1.birthday.day 3，对结构体变量成员可以像普通变量一样进行各种操作。 4，可以引用结构体变量成员的地址。

11.4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11.1　对结构体变量初始化 #include<stdio.h> void main(){ struct student {long int num; char name[20]; char sex; char addr[30]; }a={89031, "LiLin", 'M', "123Beijing Road"}; printf("NO:%ld\nname:%s\nsex:%c\naddress:%s\n",a.num,a.name,a.sex,a.addr);} 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。

11.5 结构体数组 11.5.1 定义结构体数组　　　　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。　　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。 struct student {int num; char nname[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }stu[3]; struct student stu1[10];

11.5.2　结构体数组的初始化　　　　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}} 11.5.3　结构体数组应用举例例11.2　对候选人得票的统计程序。设有3个候选人，每次输入一个得票候选人的名字，要求最后输出各得票结果。 #include<string> #include<stdio.h> struct person {char name[20]; int count; }leader[3]={"Li", 0, "Zhang", 0, "Fun",0};

void main() {int i, j; char leader_name[20]; for(i=0;i<10;i++) {scanf(%s",leader_name); for(j=0;j<3;j++) if(strcmp(leader_name,leader[j].name)==0) leader[j].count++; } for(i=0;i<3;i++) printf("\n%5s:%d",leader[i].name,leader[i].count); }

11.6 指向结构体类型数据的指针 结构变量在内存中的起始地址称为结构变量的指针。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p已指向结构变量stu_1，则以下三种形式等价：（1） stu_1.成员（2）(*p).成员 /* “*p”外面的括号不能省！*/ （3）p->成员注意：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

例11.3　指向结构体变量的指针的应用 #include<string.h> #include<stdio.h> void main(){ struct student {long num; char name[20]; char sex; float score;}stu_1,*p; p=&stu_1; stu_1.num=89101; strcpy(p->name,"LiLin"); (*p).sex='M'; stu_1.score=89.5; printf("NO:%ld\n name:%s\n sex:%c\n score:%f\n", stu_1.num, stu_1.name, stu_1.sex, stu_1.score); printf("NO:%ld\n name:%s\n sex:%c\n score:%f\n", (*p).num, (*p).name, (*p).sex, (*p).score); }

11.6.2指向结构体数组的指针 　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。

例11.4　指向结构体数组的指针的应用 #include<stdio.h> struct student {int num,age; char name[20],sex;}; struct student stu[3]={{10101,"Li Lin",'M',18}, {10102,"Zhang Fun",'M',19}, {10104,"Wang Min",'F',20}}; void main(){ struct student *p; printf("No. Name Sex age\n"); for(p=stu;p<stu+3;p++) printf("%5d%-20s%2c%4d\n",p->num,p->name,p->sex,p->age); }

11.6.3 用结构体变量主指向结构体的指针作函数参数例11.5　有一个结构体变量stu，内含学生学号、姓名和3门课程成绩，要求在main函数中赋矛值，在另一函数print中将它们输出要完成的工作：建立结构体定义结构体变量给结构体变量赋值调用函数输出定义print函数

#include<stdio.h> #include<string.h> struct student{ int num; char name[20]; float score[3];}; void main(){ void print(struct student); struct student stu; stu.num=12345; strcpy(stu.name,"Li Li"); stu.score[0]=67.5;stu.score[1]=89;stu.score[2]=78.6; print(stu);} void print(struct student stu){ printf("%d\n%s\n%f\n%f\n%f\n",stu.num,stu.name,stu.score[0], stu.score[1],stu.score[2]);}

例11.6　使用指向结构体变量的指针作为函数参数例11.6　使用指向结构体变量的指针作为函数参数 #include<stdio.h> #include<string.h> struct student{ int num; char name[20]; float score[3];}stu={12345,"Li Li",67.5,89,78.6}; void main(){ void print(struct student *); print(&stu);} void print(struct student *p){ printf("%d\n%s\n%f\n%f\n%f\n",p->num, p->name, p->score[0], p->score[1],p->score[2]);}

11.7　用指针处理链表 11.7.1 链表概述 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，图11.10所示为单链表。一个链表有以下几个特点： • 头指针变量head──指向链表的首结点。 • 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。 • 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。

在Ｃ语言中，用结构类型来描述结点结构。例如在Ｃ语言中，用结构类型来描述结点结构。例如 struct student {long num; /*用于存放学生的学号*/ float score;/*用于存放学生的成绩*/ struct student *next;/*指针域，用于存放下一个结点的地址*/ }

11.7.2　简单链表 例11.7　建立一个如图11.11所示的简单链表，它由3个学生数据的结点组成，输出各结点中的数据算法设计： 1，建立结构体； 2，用3个结构体变量存储3个学生信息； 3，形成链表，并将其首结点的地址存放在头指针中 4，输出

#include<stdio.h> #define NULL 0 struct student {long num; float score; struct student *next; }; main() {struct student a,b,c,*head,*next;*p; a.num=99101; a.score=89.5; b.num=99103; b.score=90; c.num=99107; c.score=85;

head=&a; a.next=&b; b.next=&c; c.next=NULL; p=head; do {printf("%ld\t%5.1f\n",p->num,p->score); p=p->next; }while(p!=NULL); }

11.7.3处理动态链表所需的函数 1，malloc函数函数原型： void *malloc(unsigned int size); 功能：在内存的动态存储区中分配一个长为size的连续空间。返回一个指向分配域起始地址的指针，指针类型为void 使用格式：指针变量=(struct 结构体名 *)malloc(sizeof(struct 结构体名));

2，calloc函数 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个长为size的连续空间，返回一个指向该空间的起始地址 3，free函数函数原型： void free(void *p) 功能：释放由p所指向的内存区。使用格式：free(p);

11.7.4　建立动态链表 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。算法设计： 1　定义结构体（含两个数据成员和一个指针成员） 2　定义结构体指针变量：head,p1,p2; 3　分配空间，并将其返回值赋给p1,p2； 4　输入新结点的数据 5 while(p1->num!=0) 5.1 将新结点插入链表中 5.2 分配空间，并将其返回值赋给p1,p2； 5.3 输入新结点的数据 6 返回head

#include<stdio.h> #include<malloc.h> #define LEN sizeof(struct student) struct student {long num; float score; struct student *next;}; struct student *creat(void) /*一个返回链表指针的函数*/ { struct student *head, *p1, *p2; int n=0; p1=p2=(struct student*)malloc(LEN); scanf("%ld%f",&p1->num,&p1->score); head=NULL;

while(p1->num!=0) {n++; if(n= =1) head=p1; else p2->next=p1; p2=p1; p1=(struct student*)malloc(LEN); scanf("%ld%f",&p1->num,&p1->score); } p2->next=NULL; return(head);}

11.7.5 输出链表 　　用结构体指针变量p指向其第一个结点，输出该结点的数据，然后将其指向下一个结点，方法是：p=p->next，当p为 NULL时结束。 void print(struct student *head) {struct student *p; p=head; if(head!=NULL) do {printf("%ld %5.1f\n",p->num,p->score); p=p->next;}while(p!=NULL); }

11.7.6 对链表进行删除操作（删除学号为已知值的结点）算法设计： 1　寻找要删除的结点， 2　删除结点。 head 要删除的结点为第一个结点 head

要删除的结点为中间结点 p2 p1 head head p2->next=p1->next

1　寻找要删除的结点， while(p1->next!=NULL&&p1->num!=num) {p2=p1;p1=p1->next;} 2　删除结点。(p1为要删除的结点，p2为要删除的结点的前一个结点。） if 　要删除的结点为首结点，则只须修改head else p2->next=p1->next;

struct student *del(struct student *head,long num) {struct student *p1,*p2; if(head= =NULL) return head; p1=head; while(p1->next!=NULL&&p1->num!=num) {p2=p1;p1=p1->next;} if(num= =p1->num) { if(p1= =head) head=p1->next; else p2->next=p1->next; } return head; }

11.7.7对链表的插入操作 　　使一个有序链表在插入后仍为有序链表算法设计： 1，对空表的插入 2，查找插入点 3，插入 3.1 插入为头结点 3.2 插入为中间结点 3.3 插入为最后一个结点

插入为头结点 p0指向要插入的结点，将p0插入到p1 之前 e head=p0; p0->next=p1;

ai-1 ai ai-1 e 插入为中间结点 p0指向要插入的结点，将p0插入到p2之后p1之前 p2 p1 p0 p0->next=p2->next p2->next=p0;

ai-1 ai-1 e 插入为最后一个结点 p0指向要插入的结点，将p0插入到p1之后 p2 p0 p1->next=p0; p0->next=NULL;

例11.11　插入结点的函数insert struct student *insert(struct student *head, struct student *stud) {struct student *p0,*p1,*p2; p1=head; p0=stud; if(head==NULL) //插入到空链表中 {head=p0;p0->next=NULL;return(head);} while((p0->num>p1->num)&&p1->next!=NULL) //查找插入点 {p2=p1; p1=p1->next;}

if(p0->num<=p1->num)//插入到p1之前 if(head==p1) //插入为头结点　　　｛head=p0; p0->next=p1;} else//插入为中间结点 { p2->next=p0; p0->next=p1;} else //插入为最后一个结点 {p1->next=p0;p0->next=NULL;} return(head); }

11.7.8　对链表的综合操作 例：建立一个链表，实现按学号删除、插入结点和输出所有结点目标：1，建立一个链表 2，按输入的学号删除相应的结点 3，插入多个结点每一步操作完成后要查看结果

算法设计 S1：建立结构体和定义结构指针变量 S2：调用creat函数建立链表 S3：输出全部结点 S4：输入学号并调用del函数删除相应结点 S5：输出全部结点 S6：插入多个结点（当学号为0时结束） S7：输出全部结点

作业： • 编写一个程序使用动态链表实现下面的功能： • 建立一个链表用于存储学生的学号、姓名和三门课程的成绩和平均成绩 • 输入学号后输出该学生的学号、姓名和三门课程的成绩 • 输入学号后删除该学生的数据 • 插入学生的数据 • 输出平均成绩在80分及以上的记录 • 要求用循环语句实现2－－5的多次操作

11.8 共用体 11.8.1 共用体的概念1，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 union 共用类型名{ 成员列表; }; 3, 共用变量的定义 union data {int i; char ch; float f;}a,b,c; 或 union data a,b,c;

11.8.2　共用体变量的引用方式 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a的各成员的格式为:a.i , a.ch, a.f。

11.8.3　共用体类型的特点 （1）同一个内存段用来存放几种不同类型的成员,但在每一时刻只能存放其中的一种（2）共用体变量中起作用的最后赋值的成员例如，执行a.i=1, a.ch='c', a.f=3.14后，un1.f才是有效的成员。（3）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，＆a＝＆a.i＝＆a.ch＝＆a.f。（4）不能对共用体变量进行初始化（注意：结构变量可以）（5）不能将共用体变量作为函数参数，以及使函数返回一个共用体数据，但可以使用指向共用体变量的指针。（6）共用体类型可以出现在结构类型定义中，反之亦然。

第 11 章结构体与共用体

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