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1、C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,C语言程序设计(第3版)张磊编著, 2012年10月清华大学出版社出版。 该教材面向程序设计初学者编写, 适合将C语言作为第一门程序设计语言的高校学生。 该教材理论教学和实验教学合二为一, 在每章之后均设有实验指导。实验指导分为基础实验和综合实验两部分。 基础实验紧密结合教材中的例题程序设置,以“理解验证完善扩充提高”为实验教学线索,重在巩固课堂教学知识,提高调试程序及完善程序的能力; 综合实验以算法设计和程序实现为重点,训练运用所学知识解决实际问题的能力。 该教材同时配有程序资源和试题库。 Email:,C语言程序设计(第3版)课件,C语言程
2、序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,C语言程序设计 第8章 结构体程序设计,C语言程序设计(第3版) 张 磊 编著 21世纪高等学校规划教材 清华大学出版社,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,第8章 结构体程序设计,8.1 结构体数据概述 8.2 结构体类型和结构体变量 8.3 结构体数组 8.4 结构体指针变量 8.5 使用动态链表存储数据 8.6 链表的基本操作 8.7 结构体应用举例,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.1 结构体数据概述,结构体数据是由多个数据项组合而成的数据,如表8-1所示的学生信息表,当把每一行视为一个完整数据时,该数据就是一
3、个结构体数据。为了有效地处理这样一类组合数据,C语言提供了“结构体”技术,它可以把多个数据项组合起来,作为一个数据整体进行处理。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.1 结构体数据概述,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.2 结构体类型和结构体变量,8.2.1 使用结构体变量存储学生信息 8.2.2 定义结构体数据类型 8.2.3 结构体变量的定义及使用,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.2.1使用结构体变量存储学生信息,例8-1 利用结构体变量存储表8-1中第1行的学生信息,并输出其姓名和成绩。,#include struct stud
4、ent /* 定义结构体数据类型 */ int num; char name20; char sex; int score; ; void main() struct student stu=9011,“liujia“,M,87; printf(“Name: %sn“,stu.name); printf(“Score: %dn“,stu.score); ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.2.2 定义结构体数据类型,定义结构体类型的一般格式 struct 结构体名 成员表 ; 说明: “结构体名”是用户定义的结构体的名字,在以后定义结构体变量时,使用该名字进行类型标识。 “
5、成员表”是对结构体数据中每一个数据项的变量说明,其格式与说明一个变量的一般格式相同: 数据类型名 成员名; “struct”是关键字,“struct 结构体名”是结构体类型标识符,在类型定义和类型使用时“struct”都不能省略。 结构体名称可以省略,此时定义的结构体称为无名结构体。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,9.1.2结构体类型定义,学生组合数据的结构体类型定义: struct student int num; char name20; char sex; int score; ;,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.2.3结构体变量的定义及使用,1
6、. 定义结构体变量 先定义结构体类型,再定义结构体变量。 一般格式 struct 结构体类型名称 结构体变量名; 如: struct student student1,student2;,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.2.3结构体变量的定义及使用, 在定义结构体类型的同时定义结构体变量。 一般格式 struct 结构体名 成员表 结构体变量1, 结构体变量2,结构体变量n; 例如: struct student int num; char name20; char sex; int score; student1, student2;,C语言程序设计(第3版)张磊编著
7、清华大学出版社,8.2.3 结构体变量的定义及使用, 不定义结构体类型名,直接定义结构体类型变量。 一般格式 struct 成员表; 结构体变量1,结构体变量2,结构体变量n; 例如: struct int num; char name20; char sex; int score; student1, student2;,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.2.3 结构体变量的定义及使用,2. 引用结构体成员 引用结构体成员的一般格式 结构体变量名.成员名称 例如: student1.age 例8-2 输入两个学生的信息,然后输出学习成绩高的学生的姓名和成绩信息。若成绩相同
8、时,只输出第1个学生的信息。,#include struct student int num; char name20; char sex; int score; stu1,stu2; void main() printf(“Data1: “); scanf(“%d %s %c %d“, ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.2.3 结构体变量的定义及使用,3.结构体变量的初始化:定义结构体变量时对其成员赋初值。 初始化的一般形式 struct 结构体名 结构体变量=初始化数据;,例如:,说明: “ ”中的初始化数据用逗号“,”分隔。 初始化数据的个数与结构体成员的个数应相同
9、,它们是按成员的先后顺序一一对应赋值的。 每个初始化数据必须符合与其对应的成员的数据类型。,struct student int num; char name20; char sex; int score; stu=9901,“liujia“,M,87;,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.3 结构体数组,8.3.1 结构体数组概述 8.3.2 结构体数组的初始化 8.3.3 利用结构体数组管理学生信息,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.3.1 结构体数组概述,数组元素是结构体类型的数组,称为结构体数组。 定义方法与其他结构体变量的定义方法相同 。 先定义
10、结构体类型,然后用结构体类型定义数组变量。 例如: struct student information100; 定义结构体类型的同时,定义数组变量。 定义无类型名的结构体数组变量。 例如: struct int year; int month; int day; date110,date210; 引用结构体数组成员的一般格式 结构体数组名下标.成员名 information20.score=91;,例如: struct student int year; int month; int day; date110,date210;,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.3.2结构
11、体数组的初始化,结构体数组的初始化 例如: struct student info3= 9901,“liujia“,M, 87,9902, “wangkai“, M, 89, 9903, “xiaohua“,F,81;,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.3.3 利用结构体数组管理学生信息,例8-3 按照表8-1的数据,输入一个班级的学生信息,并进行如下处理: 把学习成绩在85以上的学生找出来,并输出这部分学生的姓名和成绩。 分别统计男生和女生人数。 分析 定义一个结构体类型,并用它定义一个存储学生信息的结构体数组; 向结构体数组中输入学生数据; 统计,并输出结果。,C语言程
12、序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.3.3 利用结构体数组管理学生信息,/* program e8-3.c */ #include #define N 5 struct student int num; char name20; char sex; int score; ;,void main() struct student stuN; int i,count_m=0,count_f=0; printf(“Input Data:n“); for(i=0;i85) printf(“ %s,%dn“,stui.name,stui.score); if(stui.sex=M|stui.s
13、ex=m) count_m+; else count_f+; printf(“Boys=%d,Girls=%dn“,count_m,count_f); ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.4 结构体指针变量,指向结构体变量的指针变量,简称为结构体指针变量 。与其他类型的指针一样,结构体指针变量既可以指向单一的结构体变量,也可以指向结构体数组变量,结构体指针还可以作函数的参数。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.4 结构体指针变量,8.4.1 结构体指针变量的定义及使用 8.4.2 结构体指针作函数的参数,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,
14、8.4.1 结构体指针变量的定义及使用,定义结构体指针变量的一般形式: struct 结构体名 *结构体指针变量名; 例如: struct student *p,*q; struct student stud1,info10; p=,成员引用 std1.num与p-num等价 info1.num与q1-num等价,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.4.1 结构体指针变量的定义及使用,void main() struct student stu,*p; p= ,例8-4 结构体指针用法示例。 /* program e8-4.c */ #include #include str
15、uct student int num; char name20; char sex; int score; ;,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.4.1 结构体指针变量的定义及使用,例8-5指向结构体数组的指针应用示例。 /* program e9-4.c */ #include #include struct student int num; char name20; char sex; int score; stu3=9913,“xiaoli“,F,81,9914,“zhanghua“,M,82,9915,“wangjun“,F,88; void main() str
16、uct student *p; for(p=stu;pnum,p-name,p-sex,p-score); ,共3组初始化数据,结构体指针,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,void main() void output(struct sudent *,int); output(stu,N); void output(struct student *p,int n) int i; for(i=0;inum,p-name,p-sex,p-score); return; ,/* program e8-6.c */ #include #include #define N 3 stru
17、ct student int num; char name20; char sex; int score; stuN=9913,“xiaoli“,F,81,9914, “zhanghua“,M,82,9915,“wangjun “,F,88;,结构体指针,8.4.2 结构体指针作函数的参数,例8-6 结构体指针作函数参数示例。,结构体数组名,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.5 链表概述,8.5.1 链表的概念 8.5.2 链表的特点 8.5.3 动态内存管理函数 8.5.4 定义链表结构,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.5.1 链表的概念,链表是结构
18、体最重要的应用,它是一种非固定长度的数据结构,是一种动态存储技术,它能够根据数据的结构特点和数量使用内存,尤其适用于数据个数可变的数据存储。 使用链表存储表中前3个学生数据。, 用calloc()申请一段内存M,并把它分成两部分:一部分存储数据;另一部分存储下一个内存段的地址。 将一个学生数据存储在M的数据区中。 若当前是第一个数据,则将M的首地址保存在指针变量head中;否则将M的首地,保存在上一个内存段中。 重复、的过程,直到所有数据存储完毕,在最后一段内存的地址区存储结束标志。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.5.2 链表的特点, 链表中的结点具有完全相同的结构,每
19、一个结点存储一个独立的结构体数据; 链表的结点由系统随机分配,它们在内存中的位置可能是相邻的,也可能是不相邻的,结点之间的联系是通过指针域实现的; 为了能准确的定位第一个结点,每个链表要有一个表头指针,从第一个结点开始,沿指针链能遍历链表中的所有结点; 链表中的结点是在需要时用calloc()申请的,当不再需要时,应有free()函数释放所占用的内存段。 一个链表不需要事先说明它要包括的结点数目,在需要存储新的数据时,就可增加结点,需要删除数据时,就减少结点,链表结点是动态变化的。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.5.3 动态内存管理函数,动态分配内存 按需分配内存,运行
20、时需要多大的空间就分配多大的空间 C语言通过动态内存管理函数,实现动态内存管理。链表每一个结点的建立和删除过程,都需要使用动态内存管理函数。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.5.3 动态内存管理函数,1malloc()函数 函数原型 void *malloc(unsigned int size); 功能 分配一块长度为size字节的连续空间,并将该空间的首地址作为函数的返回值。如果函数没有成功执行,返回值为空指针(NULL或0)。由于返回的指针的基类型为void,应该通过显式类型转换后才能存入其他基类型的指针变量中,否则会有警告提示。 例如: int *p; p=(int
21、 *)malloc(sizeof(int);,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.5.3 动态内存管理函数,2free()函数 函数原型 void free(void *block); 功能 释放以前分配给指针变量block的动态空间,但指针变量block不会自动变成空指针。 3. calloc()函数 函数原型 void *calloc(unsigned n,unsigned size); 功能 以size为单位大小共分配n*size个字节的连续空间,并将该空间的首地址作为函数的返回值。如果函数没有成功执行,返回值为空指针(NULL或0)。 例如:int *p; p=(in
22、t *)calloc(10,sizeof(int);,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.5.4 定义链表结构,要定义一个链表结点的结构,需要包括两个方面: 定义数据存储所对应的各个成员; 定义指向其他结点的指针成员。 例如: 假若要用链表逐个存储一批整数,其结点结构可定义如下: struct node int data; struct node *next; ;,存储具体数据,存储下一个节点的地址,struct node类型的结点形成的链表,头指针,空指针,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.5.4 定义链表结构,struct student int nu
23、m; char name20; char sex; int score; struct student *next; ;,必须的成员,否则构不成链表,学生链表的结点定义,结点,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6 链表的基本操作,8.6.1 链表结点的插入 8.6.2 链表结点的删除 8.6.3 链表结点的查找,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.1 链表结点的插入,在链表中插入结点,就是把一个新结点连接到链表中。 两种情况: 在空链表中插入一个结点; 在链表的p结点之后插入一个新结点。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.1 链
24、表结点的插入,1在空链表中插入一个结点 空链表就是头指针head为空的链表。 申请一个new结点。 new=(struct node *)calloc(1,sizeof(struct node);, 为p结点填充数据。 将要存储的数据对应赋值给p结点数据域的各个成员。 修改有关指针的指向。 将new的next成员置空,使new结点成为链表的最后一个结点。 将head指向new结点。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.1 链表结点的插入,2在head链表的p结点之后插入一个结点 head链表和要插入结点new如图所示。要将new结点插入在p结点之后,就是将new结点变成结
25、点C的下一个结点,而使new的下一个结点成为结点D。, 使new的指针域存储结点D的首地址。 new-next=p-next; 把new的首地址存储到结点p的指针域中。 p-next=new;,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.1 链表结点的插入,insert()函数 功能:在head链表的p结点之后插入值为x的结点,struct student *insert(struct node *head,struct node *p,int x) struct node *new; new=(struct node *)calloc(1,sizeof(struct node)
26、; new-data=x; if(head=NULL) head=new; head-next=NULL; else new-next=p-next; p-next=new; return(head); ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.1 链表结点的插入,例8-8 用插入结点的方法建立图示的学生成绩链表,链表head有10个结点,每个结点存储一个学生的学号和学习成绩数据。,程序: e8-8.c,函数的功能 creat_node()函数:生成一个链表结点。 creat_list()函数:生成有n个struct s_node型结点的链表,函数的返回值是链表的头指针。 o
27、ut_list()函数:用于输出head链表的各结点值。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.1 链表结点的插入,#include #define N 10 struct s_node /* 定义结点类型 */ char num4; int score; struct s_node *next; ; void main() struct s_node *create_node(void); struct s_node *create_list(int n); void out_list(struct s_node *head); struct s_node *head=N
28、ULL; head=create_list(N); out_list(head); ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.1 链表结点的插入,/* 生成一个链表结点的函数*/ struct s_node *create_node(void) struct s_node *p; p=(struct s_node *)calloc(1,sizeof(struct s_node); scanf(“%s%d“,p-num, ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.1 链表结点的插入,struct s_node *create_list(int n) struc
29、t s_node *new,*p; struct s_node *head; int i; if(n=1) new=create_node(); head=new; p=new; for(i=2;inext=new; p=new; if(n=1) return(head); else return(NULL); ,建立含有n个结点的链表的函数,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.1 链表结点的插入,/* 输出head链表中所有结点的函数 */ void out_list(struct s_node *head) struct s_node *p; if(head!=NUL
30、L) p=head; while(p!=NULL) printf(“%s %dn“,p-num,p-score); p=p-next; ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.2 链表结点的删除,从链表中删除结点,就是撤销结点在链表中的链接,把结点从链表中孤立出来。 删除结点过程: 把指定的结点从链表中拿下来,通过修改有关结点的指针域实现; 释放该结点使用的内存空间,使用free()函数来实现。,删除p结点时指针变化情况,删除p结点后的head链表,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.2 链表结点的删除, 若p结点是链表的第一个结点,则将p指针域的地址
31、保存到head中,使p的后继结点成为head链表的第一个结点,然后转步骤。 修改指针操作: head=head-next;或head=p-next; 若p结点不是链表的第一个结点,则首先从head开始,找到p结点的前一个结点q,然后使q的指针域存储p的后继结点的地址,这样沿链表的指针访问链表中的结点时,p结点将不会被访问到,亦即p结点从链表head中被删除了。 修改指针操作: q-next=p-next; 释放p结点使用的内存空间free(p);,在head链表中删除p结点的delete()函数,删除结点步骤,/* delete()函数 */ struct node *delete(struc
32、t node *head,struct node *p) struct node *q; if(p=NULL) return(head); if(p=head) head= head-next; else q=head; while(q-next!=p) q=q-next; q-next=p-next; free(p); return(head); ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.3 链表结点的查找,链表查找是从链表的第一个结点开始,沿着指针链,用查找值与链表结点逐个比较的过程。找到符合要求的结点之后,停止查找过程,返回相应结点的指针,否则返回一个空指针。 在hea
33、d链表中查找data值为m的结点的过程,其中p为struct node型指针: p=head; 当pNULL时,若p-data=m,则找到要求结点,查找结束,返回结点地址p;否则,执行下一步;当p= NULL时,链表中不存在要找的结点,查找结束,返回空指针NULL; p=p-next,转步骤。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.6.3 链表结点的查找,查找函数find() struct node *find(struct node *head,int m) struct node *p=head; while(p!=NULL ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版
34、社,8.6.3 链表结点的查找,例8-9 对图示的head链表,删除其值是x的结点。具体要求: 输出被删除结点的值; 当指定值结点不存在时,显示一个提示信息; x的值由键盘输入。,程序e8-9.c,分析 该问题的关键点有两点: 查找data等于x的结点p; 删除p结点。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.7 结构体应用举例,8.7.1 字符串加密 8.7.2 学生成绩排序 8.7.3 Josephus问题,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.7.1 字符串加密,例8-10 将输入的一个字符串加密后输出,加密表中未出现的源字符原样输出。,1问题分析与算法设计
35、 设计数据结构存储字母加密对照表。 struct table char input; char output; ;, 定义struct table型数组用于存储密码表。 输入一个字符串,在密码表的input成员中查找每一个输入的字符,查找成功后使用对应的output成员加密输出,否则,原样输出源字符。,2实现程序,#include struct table char input; /* 存储输入的源字符 */ char output; /* 存储加密后的字符 */ ; void main( ) char ch; int length,i; struct table encrypt10= a,f
36、,b,g,w,d,f,9,v,*,x,s,m,3, h,k,p,t,u,? ; while(ch=getchar()!=n) for(i=0;encrypti.input!=ch ,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,8.7.2 学生成绩排序,例8-11用一个结构体表示学生的姓名和成绩,编写程序,对一个班级的学生按成绩进行降序排序,并输出结果。 问题分析与算法设计 定义结构体数据类型。 struct stu_info char name20; int score; ; 定义struct stu_info类型的结构体数组stu用于存储一个班级的学生数据。 定义学生数据输入函数inp
37、ut(),用于建立结构体数组stu。 定义学生数据输出函数output(),用于输出数组stu。 定义排序函数sort_stu(),用于对stu数组排序,排序方法选用冒泡排序法。 在主函数中调用input()函数、调用sort_stu()函数、调用output()函数。 程序实现,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社, 建立head为头指针的循环链表。 设置p指针,其初值为head。 对p指向的结点从1开始报数,每数一个结点后,p指针便沿指针链下移一个位置(p=p-next),指向下一个结点。 当p指向的结点数到m时,输出该结点的值并将其从链表中删除(出列),这时使p指向下一个结点
38、,然后从1开始重新报数。当链表中只有一个结点时,报数结束,输出该结点。,8.7.3 Josephus问题,例9-10 Josephus问题。有n个人围成一圈,从1开始顺序编号到n,现在从1号开始顺时针从1数数,数到m者自动出列,然后从下一个人开始重新数数,仍然每次数到m者自动出列。给出这n个人出列的顺序。,问题分析与算法设计,实现程序,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,小 结 (1),(1) 结构体数据类型不是系统固有的,它需要在程序中先行定义,然后才能使用。 (2) 结构体变量的定义有3种方法:先定义结构体类型,再定义结构体变量;在定义结构体类型的同时定义结构体变量;不定义结
39、构体类型名,直接定义结构体类型变量。 (3) 引用结构体成员的方法主要有两种:使用结构体变量名引用结构体成员;通过指向结构体变量的指针引用结构体成员。 4数组元素是结构体类型的数组,称为结构体数组,结构体数组具有数组的一切性质。 (4) 指向结构体变量的指针,称为结构体指针,结构体指针既可以指向单一的结构体变量,也可以指向结构体数组变量,结构体指针也可以作函数的参数。使用结构体指针作函数的实参时,实参和形参必须是同一种结构体类型。,C语言程序设计(第3版)张磊编著 清华大学出版社,小 结 (2),(6) 链表是一种动态的数据存储结构,它的每一个结点都是结构体类型的数据,同一个链表中的所有结点具有相同的数据类型。一个链表结点包括数据域和指针域两部分,数据域存储需要处理的数据,指针域存储下一个结点的位置。C语言使用动态内存管理函数为链表申请结点空间。 (7) 链表的基本操作有插入结点、删除结点、查找结点、结点数据读写等,向链表插入结点前必须先用动态内存分配函数获得存储空间,从链表中删除的结点要进行释放操作。 (8) 从空链表开始不断地插入结点即可建立一个链表,任何一个链表必须有一个头指针,只有通过头指针才能访问链表结点。当一个链表结点的指针域为空时,表明是链表的最后一个结点,当最后一个结点的指针指向开头结点时,便形成一个循环链表。,
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