- 相關(guān)推薦
C語言的結(jié)構(gòu)與聯(lián)合的實例分析
引導(dǎo)語：結(jié)構(gòu)體是由一系列具有相同類型或不同類型的數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合。以下是百分網(wǎng)小編分享給大家的C語言的結(jié)構(gòu)與聯(lián)合的實例分析，歡迎閱讀!
結(jié)構(gòu)類型定義和結(jié)構(gòu)變量說明
在實際問題中，一組數(shù)據(jù)往往具有不同的數(shù)據(jù)類型。例如， 在學(xué)生登記表中，姓名應(yīng)為字符型;學(xué)號可為整型或字符型; 年齡應(yīng)為整型;性別應(yīng)為字符型;成績可為整型或?qū)嵭汀?顯然不能用一個數(shù)組來存放這一組數(shù)據(jù)。 因為數(shù)組中各元素的類型和長度都必須一致，以便于編譯系統(tǒng)處理。為了解決這個問題，C語言中給出了另一種構(gòu)造數(shù)據(jù)類型——“結(jié)構(gòu)”。 它相當(dāng)于其它高級語言中的記錄。
“結(jié)構(gòu)”是一種構(gòu)造類型，它是由若干“成員”組成的。 每一個成員可以是一個基本數(shù)據(jù)類型或者又是一個構(gòu)造類型。 結(jié)構(gòu)既是一種“構(gòu)造”而成的數(shù)據(jù)類型， 那么在說明和使用之前必須先定義它，也就是構(gòu)造它。如同在說明和調(diào)用函數(shù)之前要先定義函數(shù)一樣。
一、結(jié)構(gòu)的定義
定義一個結(jié)構(gòu)的一般形式為：
struct 結(jié)構(gòu)名
{
成員表列
};
成員表由若干個成員組成， 每個成員都是該結(jié)構(gòu)的一個組成部分。對每個成員也必須作類型說明，其形式為：
類型說明符 成員名;
成員名的命名應(yīng)符合標(biāo)識符的書寫規(guī)定。例如：
struct stu
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
};
在這個結(jié)構(gòu)定義中，結(jié)構(gòu)名為stu，該結(jié)構(gòu)由4個成員組成。 第一個成員為num，整型變量;第二個成員為name，字符數(shù)組;第三個成員為sex，字符變量;第四個成員為score，實型變量。 應(yīng)注意在括號后的分號是不可少的。結(jié)構(gòu)定義之后，即可進行變量說明。 凡說明為結(jié)構(gòu)stu的變量都由上述4個成員組成。由此可見， 結(jié)構(gòu)是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，是數(shù)目固定，類型不同的若干有序變量的集合。
二、結(jié)構(gòu)類型變量的說明
說明結(jié)構(gòu)變量有以下三種方法。以上面定義的stu為例來加以說明。
1. 先定義結(jié)構(gòu)，再說明結(jié)構(gòu)變量。如：
struct stu
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
};
struct stu boy1,boy2;
說明了兩個變量boy1和boy2為stu結(jié)構(gòu)類型。也可以用宏定義使一個符號常量來表示一個結(jié)構(gòu)類型，例如：
#define STU struct stu
STU
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
};
STU boy1,boy2;
2. 在定義結(jié)構(gòu)類型的同時說明結(jié)構(gòu)變量。例如：
struct stu
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
}boy1,boy2;
3. 直接說明結(jié)構(gòu)變量。例如：
struct
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
}boy1,boy2;
第三種方法與第二種方法的區(qū)別在于第三種方法中省去了結(jié)構(gòu)名，而直接給出結(jié)構(gòu)變量。三種方法中說明的boy1,boy2變量都具有圖1.1所示的結(jié)構(gòu)。說明了boy1,boy2變量為stu類型后，即可向這兩個變量中的各個成員賦值。在上述stu結(jié)構(gòu)定義中，所有的成員都是基本數(shù)據(jù)類型或數(shù)組類型。成員也可以又是一個結(jié)構(gòu)， 即構(gòu)成了嵌套的結(jié)構(gòu)。例如，圖1.2給出了另一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 按圖1.2可給出以下結(jié)構(gòu)定義：
struct date{
int month;
int day;
int year;
}
struct{
int num;
char name[20];
char sex;
struct date birthday;
float score;
}boy1,boy2;
首先定義一個結(jié)構(gòu)date，由month(月)、day(日)、year(年) 三個成員組成。 在定義并說明變量 boy1 和 boy2 時， 其中的成員birthday被說明為data結(jié)構(gòu)類型。成員名可與程序中其它變量同名，互不干擾。結(jié)構(gòu)變量成員的表示方法在程序中使用結(jié)構(gòu)變量時， 往往不把它作為一個整體來使用。
在ANSI C中除了允許具有相同類型的結(jié)構(gòu)變量相互賦值以外， 一般對結(jié)構(gòu)變量的使用，包括賦值、輸入、輸出、 運算等都是通過結(jié)構(gòu)變量的成員來實現(xiàn)的。
表示結(jié)構(gòu)變量成員的一般形式是： 結(jié)構(gòu)變量名.成員名 例如：boy1.num 即第一個人的學(xué)號 boy2.sex 即第二個人的性別 如果成員本身又是一個結(jié)構(gòu)則必須逐級找到最低級的成員才能使用。例如：boy1.birthday.month 即第一個人出生的月份成員可以在程序中單獨使用，與普通變量完全相同。
結(jié)構(gòu)變量的賦值
前面已經(jīng)介紹，結(jié)構(gòu)變量的賦值就是給各成員賦值。 可用輸入語句或賦值語句來完成。
[例1.1]給結(jié)構(gòu)變量賦值并輸出其值。
main(){
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
} boy1,boy2;
boy1.num=102;
boy1.name="Zhang ping";
printf("input sex and score ");
scanf("%c %f",&boy1.sex,&boy1.score);
boy2=boy1;
printf("Number=%d Name=%s ",boy2.num,boy2.name);
printf("Sex=%c Score=%f ",boy2.sex,boy2.score);
}
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
}boy1,boy2;
boy1.num=102;
boy1.name="Zhang ping";
printf("input sex and score ");
scanf("%c %f",&boy1.sex,&boy1.score);
boy2=boy1;
printf("Number=%d Name=%s ",boy2.num,boy2.name);
printf("Sex=%c Score=%f ",boy2.sex,boy2.score);
本程序中用賦值語句給num和name兩個成員賦值，name是一個字符串指針變量。用scanf函數(shù)動態(tài)地輸入sex和score成員值，然后把boy1的所有成員的值整體賦予boy2。最后分別輸出boy2 的各個成員值。本例表示了結(jié)構(gòu)變量的賦值、輸入和輸出的方法。
結(jié)構(gòu)變量的初始化
如果結(jié)構(gòu)變量是全局變量或為靜態(tài)變量， 則可對它作初始化賦值。對局部或自動結(jié)構(gòu)變量不能作初始化賦值。
[例1.2]外部結(jié)構(gòu)變量初始化。
struct stu /*定義結(jié)構(gòu)*/
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
} boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',18.5};
main()
{
boy2=boy1;
printf("Number=%d Name=%s ",boy2.num,boy2.name);
printf("Sex=%c Score=%f ",boy2.sex,boy2.score);
}
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
}boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',18.5};
main()
{
boy2=boy1;
……
}
本例中，boy2,boy1均被定義為外部結(jié)構(gòu)變量，并對boy1作了初始化賦值。在main函數(shù)中，把boy1的值整體賦予boy2， 然后用兩個printf語句輸出boy2各成員的值。
[例1.3]靜態(tài)結(jié)構(gòu)變量初始化。
main()
{
static struct stu /*定義靜態(tài)結(jié)構(gòu)變量*/
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
}boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',18.5};
boy2=boy1;
printf("Number=%d Name=%s ",boy2.num,boy2.name);
printf("Sex=%c Score=%f ",boy2.sex,boy2.score);
}
static struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
}boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',18.5};
本例是把boy1，boy2都定義為靜態(tài)局部的結(jié)構(gòu)變量， 同樣可以作初始化賦值。
結(jié)構(gòu)數(shù)組
數(shù)組的元素也可以是結(jié)構(gòu)類型的。 因此可以構(gòu)成結(jié)構(gòu)型數(shù)組。結(jié)構(gòu)數(shù)組的每一個元素都是具有相同結(jié)構(gòu)類型的下標(biāo)結(jié)構(gòu)變量。 在實際應(yīng)用中，經(jīng)常用結(jié)構(gòu)數(shù)組來表示具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一個群體。如一個班的學(xué)生檔案，一個車間職工的工資表等。
結(jié)構(gòu)數(shù)組的定義方法和結(jié)構(gòu)變量相似，只需說明它為數(shù)組類型即可。例如：
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
}boy[5];
定義了一個結(jié)構(gòu)數(shù)組boy1，共有5個元素，boy[0]～boy[4]。每個數(shù)組元素都具有struct stu的結(jié)構(gòu)形式。 對外部結(jié)構(gòu)數(shù)組或靜態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)組可以作初始化賦值，例如：
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
}boy[5]={
{101,"Li ping","M",45},
{102,"Zhang ping","M",62.5},
{103,"He fang","F",92.5},
{104,"Cheng ling","F",81},
{105,"Wang ming","M",58};
}
當(dāng)對全部元素作初始化賦值時，也可不給出數(shù)組長度。
[例1.4]計算學(xué)生的平均成績和不及格的人數(shù)。
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
}boy[5]={
{101,"Li ping",'M',45},
{102,"Zhang ping",'M',62.5},
{103,"He fang",'F',92.5},
{104,"Cheng ling",'F',81},
{105,"Wang ming",'M',58},
};
main()
{
int i,c=0;
float ave,s=0;
for(i=0;i<5;i++)
{
s+=boy[i].score;
if(boy[i].score<60) c+=1;
}
printf("s=%f ",s);
ave=s/5;
printf("average=%f count=%d ",ave,c);
}
本例程序中定義了一個外部結(jié)構(gòu)數(shù)組boy，共5個元素， 并作了初始化賦值。在main函數(shù)中用for語句逐個累加各元素的score 成員值存于s之中，如score的值小于60(不及格)即計數(shù)器C加1， 循環(huán)完畢后計算平均成績，并輸出全班總分，平均分及不及格人數(shù)。
[例1.5]建立同學(xué)通訊錄
#include"stdio.h"
#define NUM 3
struct mem
{
char name[20];
char phone[10];
};
main()
{
struct mem man[NUM];
int i;
for(i=0;i {
printf("input name: ");
gets(man[i].name);
printf("input phone: ");
gets(man[i].phone);
}
printf("name phone ");
for(i=0;i printf("%s %s ",man[i].name,man[i].phone);
}
本程序中定義了一個結(jié)構(gòu)mem，它有兩個成員name和phone 用來表示姓名和電話號碼。在主函數(shù)中定義man為具有mem 類型的結(jié)構(gòu)數(shù)組。在for語句中，用gets函數(shù)分別輸入各個元素中兩個成員的值。然后又在for語句中用printf語句輸出各元素中兩個成員值。
結(jié)構(gòu)指針變量
結(jié)構(gòu)指針變量的說明和使用一個指針變量當(dāng)用來指向一個結(jié)構(gòu)變量時， 稱之為結(jié)構(gòu)指針變量。
結(jié)構(gòu)指針變量中的值是所指向的結(jié)構(gòu)變量的首地址。 通過結(jié)構(gòu)指針即可訪問該結(jié)構(gòu)變量， 這與數(shù)組指針和函數(shù)指針的情況是相同的。結(jié)構(gòu)指針變量說明的一般形式為：
struct 結(jié)構(gòu)名*結(jié)構(gòu)指針變量名
例如，在前面的例1.1中定義了stu這個結(jié)構(gòu)， 如要說明一個指向stu的指針變量pstu，可寫為：
struct stu *pstu;
當(dāng)然也可在定義stu結(jié)構(gòu)時同時說明pstu。與前面討論的各類指針變量相同，結(jié)構(gòu)指針變量也必須要先賦值后才能使用。賦值是把結(jié)構(gòu)變量的首地址賦予該指針變量， 不能把結(jié)構(gòu)名賦予該指針變量。如果boy是被說明為stu類型的結(jié)構(gòu)變量，則： pstu=&boy是正確的，而： pstu=&stu是錯誤的。
結(jié)構(gòu)名和結(jié)構(gòu)變量是兩個不同的概念，不能混淆。 結(jié)構(gòu)名只能表示一個結(jié)構(gòu)形式，編譯系統(tǒng)并不對它分配內(nèi)存空間。 只有當(dāng)某變量被說明為這種類型的結(jié)構(gòu)時，才對該變量分配存儲空間。 因此上面&stu這種寫法是錯誤的，不可能去取一個結(jié)構(gòu)名的首地址。 有了結(jié)構(gòu)指針變量，就能更方便地訪問結(jié)構(gòu)變量的各個成員。
其訪問的一般形式為： (*結(jié)構(gòu)指針變量).成員名 或為：
結(jié)構(gòu)指針變量->成員名
例如： (*pstu).num或者： pstu->num
應(yīng)該注意(*pstu)兩側(cè)的括號不可少， 因為成員符“.”的優(yōu)先級高于“*”。如去掉括號寫作*pstu.num則等效于*(pstu.num)，這樣，意義就完全不對了。 下面通過例子來說明結(jié)構(gòu)指針變量的具體說明和使用方法。
[例1.6]
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
} boy1={102,"Zhang ping",'M',18.5},*pstu;
main()
{
pstu=&boy1;
printf("Number=%d Name=%s ",boy1.num,boy1.name);
printf("Sex=%c Score=%f ",boy1.sex,boy1.score);
printf("Number=%d Name=%s ",(*pstu).num,(*pstu).name);
printf("Sex=%c Score=%f ",(*pstu).sex,(*pstu).score);
printf("Number=%d Name=%s ",pstu->num,pstu->name);
printf("Sex=%c Score=%f ",pstu->sex,pstu->score);
}
本例程序定義了一個結(jié)構(gòu)stu，定義了stu類型結(jié)構(gòu)變量boy1 并作了初始化賦值，還定義了一個指向stu類型結(jié)構(gòu)的指針變量pstu。在main函數(shù)中，pstu被賦予boy1的地址，因此pstu指向boy1 。然后在printf語句內(nèi)用三種形式輸出boy1的各個成員值。 從運行結(jié)果可以看出：
結(jié)構(gòu)變量.成員名
(*結(jié)構(gòu)指針變量).成員名
結(jié)構(gòu)指針變量->成員名
這三種用于表示結(jié)構(gòu)成員的形式是完全等效的。結(jié)構(gòu)數(shù)組指針變量結(jié)構(gòu)指針變量可以指向一個結(jié)構(gòu)數(shù)組， 這時結(jié)構(gòu)指針變量的值是整個結(jié)構(gòu)數(shù)組的首地址。 結(jié)構(gòu)指針變量也可指向結(jié)構(gòu)數(shù)組的一個元素，這時結(jié)構(gòu)指針變量的值是該結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的首地址。設(shè)ps為指向結(jié)構(gòu)數(shù)組的指針變量，則ps也指向該結(jié)構(gòu)數(shù)組的0號元素，ps+1指向1號元素，ps+i則指向i號元素。 這與普通數(shù)組的情況是一致的。
[例1.1]用指針變量輸出結(jié)構(gòu)數(shù)組。
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
}boy[5]={
{101,"Zhou ping",'M',45},
{102,"Zhang ping",'M',62.5},
{103,"Liou fang",'F',92.5},
{104,"Cheng ling",'F',81},
{105,"Wang ming",'M',58},
};
main()
{
struct stu *ps;
printf("No Name Sex Score ");
for(ps=boy;ps printf("%d %s %c %f ",ps->num,ps->name,ps->sex,ps->
score);
}
在程序中，定義了stu結(jié)構(gòu)類型的外部數(shù)組boy 并作了初始化賦值。在main函數(shù)內(nèi)定義ps為指向stu類型的指針。在循環(huán)語句for的表達式1中，ps被賦予boy的首地址，然后循環(huán)5次，輸出boy數(shù)組中各成員值。 應(yīng)該注意的是， 一個結(jié)構(gòu)指針變量雖然可以用來訪問結(jié)構(gòu)變量或結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的成員，但是，不能使它指向一個成員。 也就是說不允許取一個成員的地址來賦予它。因此，下面的賦值是錯誤的。 ps=&boy[1].sex;而只能是：ps=boy;(賦予數(shù)組首地址)
或者是：
ps=&boy[0];(賦予0號元素首地址)
結(jié)構(gòu)指針變量作函數(shù)參數(shù)
在ANSI C標(biāo)準(zhǔn)中允許用結(jié)構(gòu)變量作函數(shù)參數(shù)進行整體傳送。 但是這種傳送要將全部成員逐個傳送， 特別是成員為數(shù)組時將會使傳送的時間和空間開銷很大，嚴(yán)重地降低了程序的效率。 因此最好的辦法就是使用指針，即用指針變量作函數(shù)參數(shù)進行傳送。 這時由實參傳向形參的只是地址，從而減少了時間和空間的開銷。
[例1.8]題目與例1.4相同，計算一組學(xué)生的平均成績和不及格人數(shù)。
用結(jié)構(gòu)指針變量作函數(shù)參數(shù)編程。
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;}boy[5]={
{101,"Li ping",'M',45},
{102,"Zhang ping",'M',62.5},
{103,"He fang",'F',92.5},
{104,"Cheng ling",'F',81},
{105,"Wang ming",'M',58},
};
main()
{
struct stu *ps;
void ave(struct stu *ps);
ps=boy;
ave(ps);
}
void ave(struct stu *ps)
{
int c=0,i;
float ave,s=0;
for(i=0;i<5;i++,ps++)
{
s+=ps->score;
if(ps->score<60) c+=1;
}
printf("s=%f ",s);
ave=s/5;
printf("average=%f count=%d ",ave,c);
}
本程序中定義了函數(shù)ave，其形參為結(jié)構(gòu)指針變量ps。boy 被定義為外部結(jié)構(gòu)數(shù)組，因此在整個源程序中有效。在main 函數(shù)中定義說明了結(jié)構(gòu)指針變量ps，并把boy的首地址賦予它，使ps指向boy 數(shù)組。然后以ps作實參調(diào)用函數(shù)ave。在函數(shù)ave 中完成計算平均成績和統(tǒng)計不及格人數(shù)的工作并輸出結(jié)果。與例1.4程序相比，由于本程序全部采用指針變量作運算和處理，故速度更快，程序效率更高。.
topoic=動態(tài)存儲分配
在數(shù)組一章中，曾介紹過數(shù)組的長度是預(yù)先定義好的， 在整個程序中固定不變。C語言中不允許動態(tài)數(shù)組類型。例如： int n;scanf("%d",&n);int a[n]; 用變量表示長度，想對數(shù)組的大小作動態(tài)說明， 這是錯誤的。但是在實際的編程中，往往會發(fā)生這種情況， 即所需的內(nèi)存空間取決于實際輸入的數(shù)據(jù)，而無法預(yù)先確定。對于這種問題， 用數(shù)組的辦法很難解決。為了解決上述問題，C語言提供了一些內(nèi)存管理函數(shù)，這些內(nèi)存管理函數(shù)可以按需要動態(tài)地分配內(nèi)存空間， 也可把不再使用的空間回收待用，為有效地利用內(nèi)存資源提供了手段。 常用的內(nèi)存管理函數(shù)有以下三個：
1.分配內(nèi)存空間函數(shù)malloc
調(diào)用形式： (類型說明符*) malloc (size) 功能：在內(nèi)存的動態(tài)存儲區(qū)中分配一塊長度為"size" 字節(jié)的連續(xù)區(qū)域。函數(shù)的返回值為該區(qū)域的首地址。 “類型說明符”表示把該區(qū)域用于何種數(shù)據(jù)類型。(類型說明符*)表示把返回值強制轉(zhuǎn)換為該類型指針�！皊ize”是一個無符號數(shù)。例如： pc=(char *) malloc (100); 表示分配100個字節(jié)的內(nèi)存空間，并強制轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組類型， 函數(shù)的返回值為指向該字符數(shù)組的指針， 把該指針賦予指針變量pc。
2.分配內(nèi)存空間函數(shù) calloc
calloc 也用于分配內(nèi)存空間。調(diào)用形式： (類型說明符*)calloc(n,size) 功能：在內(nèi)存動態(tài)存儲區(qū)中分配n塊長度為“size”字節(jié)的連續(xù)區(qū)域。函數(shù)的返回值為該區(qū)域的首地址。(類型說明符*)用于強制類型轉(zhuǎn)換。calloc函數(shù)與malloc 函數(shù)的區(qū)別僅在于一次可以分配n塊區(qū)域。例如： ps=(struet stu*) calloc(2,sizeof (struct stu)); 其中的sizeof(struct stu)是求stu的結(jié)構(gòu)長度。因此該語句的意思是：按stu的長度分配2塊連續(xù)區(qū)域，強制轉(zhuǎn)換為stu類型，并把其首地址賦予指針變量ps。
3.釋放內(nèi)存空間函數(shù)free
調(diào)用形式： free(void*ptr); 功能：釋放ptr所指向的一塊內(nèi)存空間，ptr 是一個任意類型的指針變量，它指向被釋放區(qū)域的首地址。被釋放區(qū)應(yīng)是由malloc或calloc函數(shù)所分配的區(qū)域：[例1.9]分配一塊區(qū)域，輸入一個學(xué)生數(shù)據(jù)。
main()
{
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
} *ps;
ps=(struct stu*)malloc(sizeof(struct stu));
ps->num=102;
ps->name="Zhang ping";
ps->sex='M';
ps->score=62.5;
printf("Number=%d Name=%s ",ps->num,ps->name);
printf("Sex=%c Score=%f ",ps->sex,ps->score);
free(ps);
}
本例中，定義了結(jié)構(gòu)stu，定義了stu類型指針變量ps。 然后分配一塊stu大內(nèi)存區(qū)，并把首地址賦予ps，使ps指向該區(qū)域。再以ps為指向結(jié)構(gòu)的指針變量對各成員賦值，并用printf 輸出各成員值。最后用free函數(shù)釋放ps指向的內(nèi)存空間。 整個程序包含了申請內(nèi)存空間、使用內(nèi)存空間、釋放內(nèi)存空間三個步驟， 實現(xiàn)存儲空間的動態(tài)分配。鏈表的概念在例1.9中采用了動態(tài)分配的辦法為一個結(jié)構(gòu)分配內(nèi)存空間。每一次分配一塊空間可用來存放一個學(xué)生的數(shù)據(jù)， 我們可稱之為一個結(jié)點。有多少個學(xué)生就應(yīng)該申請分配多少塊內(nèi)存空間， 也就是說要建立多少個結(jié)點。當(dāng)然用結(jié)構(gòu)數(shù)組也可以完成上述工作， 但如果預(yù)先不能準(zhǔn)確把握學(xué)生人數(shù)，也就無法確定數(shù)組大小。 而且當(dāng)學(xué)生留級、退學(xué)之后也不能把該元素占用的空間從數(shù)組中釋放出來。 用動態(tài)存儲的方法可以很好地解決這些問題。 有一個學(xué)生就分配一個結(jié)點，無須預(yù)先確定學(xué)生的準(zhǔn)確人數(shù)，某學(xué)生退學(xué)， 可刪去該結(jié)點，并釋放該結(jié)點占用的存儲空間。從而節(jié)約了寶貴的內(nèi)存資源。 另一方面，用數(shù)組的方法必須占用一塊連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。 而使用動態(tài)分配時，每個結(jié)點之間可以是不連續(xù)的(結(jié)點內(nèi)是連續(xù)的)。 結(jié)點之間的聯(lián)系可以用指針實現(xiàn)。 即在結(jié)點結(jié)構(gòu)中定義一個成員項用來存放下一結(jié)點的首地址，這個用于存放地址的成員，常把它稱為指針域�？稍诘谝粋�結(jié)點的指針域內(nèi)存入第二個結(jié)點的首地址， 在第二個結(jié)點的指針域內(nèi)又存放第三個結(jié)點的首地址， 如此串連下去直到最后一個結(jié)點。最后一個結(jié)點因無后續(xù)結(jié)點連接，其指針域可賦為0。這樣一種連接方式，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中稱為“鏈表”。圖1.3為鏈表的示意圖。
在圖1.3中，第0個結(jié)點稱為頭結(jié)點， 它存放有第一個結(jié)點的首地址，它沒有數(shù)據(jù)，只是一個指針變量。 以下的每個結(jié)點都分為兩個域，一個是數(shù)據(jù)域，存放各種實際的數(shù)據(jù)，如學(xué)號num，姓名name，性別sex和成績score等。另一個域為指針域， 存放下一結(jié)點的首地址。鏈表中的每一個結(jié)點都是同一種結(jié)構(gòu)類型。例如， 一個存放學(xué)生學(xué)號和成績的結(jié)點應(yīng)為以下結(jié)構(gòu)：
struct stu
{ int num;
int score;
struct stu *next;
}
前兩個成員項組成數(shù)據(jù)域，后一個成員項next構(gòu)成指針域， 它是一個指向stu類型結(jié)構(gòu)的指針變量。鏈表的基本操作對鏈表的主要操作有以下幾種：
1.建立鏈表;
2.結(jié)構(gòu)的查找與輸出;
3.插入一個結(jié)點;
4.刪除一個結(jié)點;
下面通過例題來說明這些操作。
[例1.10]建立一個三個結(jié)點的鏈表，存放學(xué)生數(shù)據(jù)。 為簡單起見， 我們假定學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中只有學(xué)號和年齡兩項。
可編寫一個建立鏈表的函數(shù)creat。程序如下：
#define NULL 0
#define TYPE struct stu
#define LEN sizeof (struct stu)
struct stu
{
int num;
int age;
struct stu *next;
};
TYPE *creat(int n)
{
struct stu *head,*pf,*pb;
int i;
for(i=0;i {
pb=(TYPE*) malloc(LEN);
printf("input Number and Age ");
scanf("%d%d",&pb->num,&pb->age);
if(i==0)
pf=head=pb;
else pf->next=pb;
pb->next=NULL;
pf=pb;
}
return(head);
}
在函數(shù)外首先用宏定義對三個符號常量作了定義。這里用TYPE表示struct stu，用LEN表示sizeof(struct stu)主要的目的是為了在以下程序內(nèi)減少書寫并使閱讀更加方便。結(jié)構(gòu)stu定義為外部類型，程序中的各個函數(shù)均可使用該定義。
creat函數(shù)用于建立一個有n個結(jié)點的鏈表，它是一個指針函數(shù)，它返回的指針指向stu結(jié)構(gòu)。在creat函數(shù)內(nèi)定義了三個stu結(jié)構(gòu)的指針變量。head為頭指針，pf 為指向兩相鄰結(jié)點的前一結(jié)點的指針變量。pb為后一結(jié)點的指針變量。在for語句內(nèi)，用malloc函數(shù)建立長度與stu長度相等的空間作為一結(jié)點，首地址賦予pb。然后輸入結(jié)點數(shù)據(jù)。如果當(dāng)前結(jié)點為第一結(jié)點(i==0)，則把pb值 (該結(jié)點指針)賦予head和pf。如非第一結(jié)點，則把pb值賦予pf 所指結(jié)點的指針域成員next。而pb所指結(jié)點為當(dāng)前的最后結(jié)點，其指針域賦NULL。 再把pb值賦予pf以作下一次循環(huán)準(zhǔn)備。
creat函數(shù)的形參n，表示所建鏈表的結(jié)點數(shù)，作為for語句的循環(huán)次數(shù)。圖1.4表示了creat函數(shù)的執(zhí)行過程。
[例1.11]寫一個函數(shù)，在鏈表中按學(xué)號查找該結(jié)點。
TYPE * search (TYPE *head,int n)
{
TYPE *p;
int i;
p=head;
while (p->num!=n && p->next!=NULL)
p=p->next; /* 不是要找的結(jié)點后移一步*/
if (p->num==n) return (p);
if (p->num!=n&& p->next==NULL)
printf ("Node %d has not been found! ",n
}
本函數(shù)中使用的符號常量TYPE與例1.10的宏定義相同，等于struct stu。函數(shù)有兩個形參，head是指向鏈表的指針變量，n為要查找的學(xué)號。進入while語句，逐個檢查結(jié)點的num成員是否等于n，如果不等于n且指針域不等于NULL(不是最后結(jié)點)則后移一個結(jié)點，繼續(xù)循環(huán)。如找到該結(jié)點則返回結(jié)點指針。 如循環(huán)結(jié)束仍未找到該結(jié)點則輸出“未找到”的提示信息。
[例1.12]寫一個函數(shù)，刪除鏈表中的指定結(jié)點。刪除一個結(jié)點有兩種情況：
1. 被刪除結(jié)點是第一個結(jié)點。這種情況只需使head指向第二個結(jié)點即可。即head=pb->next。其過程如圖1.5所示。
2. 被刪結(jié)點不是第一個結(jié)點，這種情況使被刪結(jié)點的前一結(jié)點指向被刪結(jié)點的后一結(jié)點即可。即pf->next=pb->next。其過程如圖1.6所示。
函數(shù)編程如下：
TYPE * (TYPE * head,int num)
{
TYPE *pf,*pb;
if(head==NULL) /*如為空表， 輸出提示信息*/
{ printf(" empty list! ");
goto end;}
pb=head;
while (pb->num!=num && pb->next!=NULL)
/*當(dāng)不是要刪除的結(jié)點，而且也不是最后一個結(jié)點時，繼續(xù)循環(huán)*/
{pf=pb;pb=pb->next;}/*pf指向當(dāng)前結(jié)點，pb指向下一結(jié)點*/
if(pb->num==num)
{if(pb==head) head=pb->next;
/*如找到被刪結(jié)點，且為第一結(jié)點，則使head指向第二個結(jié)點，
否則使pf所指結(jié)點的指針指向下一結(jié)點*/
else pf->next=pb->next;
free(pb);
printf("The node is d ");}
else
printf("The node not been foud! ");
end:
return head;
}
函數(shù)有兩個形參，head為指向鏈表第一結(jié)點的指針變量，num刪結(jié)點的學(xué)號。 首先判斷鏈表是否為空，為空則不可能有被刪結(jié)點。若不為空，則使pb指針指向鏈表的第一個結(jié)點。進入while語句后逐個查找被刪結(jié)點。找到被刪結(jié)點之后再看是否為第一結(jié)點，若是則使head指向第二結(jié)點(即把第一結(jié)點從鏈中刪去)，否則使被刪結(jié)點的前一結(jié)點(pf所指)指向被刪結(jié)點的后一結(jié)點(被刪結(jié)點的指針域所指)。如若循環(huán)結(jié)束未找到要刪的結(jié)點， 則輸出“末找到”的提示信息。最后返回head值。
[例1.13]寫一個函數(shù)，在鏈表中指定位置插入一個結(jié)點。在一個鏈表的指定位置插入結(jié)點， 要求鏈表本身必須是已按某種規(guī)律排好序的。例如，在學(xué)生數(shù)據(jù)鏈表中， 要求學(xué)號順序插入一個結(jié)點。設(shè)插入結(jié)點的指針為pi。 可在三種不同情況下插入。
1. 原表是空表，只需使head指向插入結(jié)點即可。見圖1.1(a)
2. 插入結(jié)點值最小，應(yīng)插入第一結(jié)點之前。這種情況下使head指向插入結(jié)點，插入結(jié)點的指針域指向原來的第一結(jié)點則可。即：pi->next=pb;
head=pi; 見圖1.1(b)
3. 在其它位置插入，見圖1.1(c)。這種情況下，使插入位置的前一結(jié)點的指針域指向插入結(jié)點，使插入結(jié)點的指針域指向插入位置的后一結(jié)點。即為：pi->next=pb;pf->next=pi;
4. 在表末插入，見圖1.1(d)。這種情況下使原表末結(jié)點指針域指向插入結(jié)點，插入結(jié)點指針域置為NULL。即：
pb->next=pi;
pi->next=NULL; TYPE * (TYPE * head,TYPE *pi)
{
TYPE *pf,*pb;
pb=head;
if(head==NULL) /*空表插入*/
(head=pi;
pi->next=NULL;}
else
{
while((pi->num>pb->num)&&(pb->next!=NULL))
{pf=pb;
pb=pb->next; }/*找插入位置*/
if(pi->num<=pb->num)
{if(head==pb)head=pi;/*在第一結(jié)點之前插入*/
else pf->next=pi;/*在其它位置插入*/
pi->next=pb; }
else
{pb->next=pi;
pi->next=NULL;} /*在表末插入*/
}
return head;}
本函數(shù)有兩個形參均為指針變量，head指向鏈表，pi 指向插入結(jié)點。函數(shù)中首先判斷鏈表是否為空，為空則使head指向插入結(jié)點。表若不空，則用while語句循環(huán)查找插入位置。找到之后再判斷是否在第一結(jié)點之前插入，若是則使head 指向插入結(jié)點插入結(jié)點指針域指向原第一結(jié)點，否則在其它位置插入， 若插入的結(jié)點大于表中所有結(jié)點，則在表末插入。本函數(shù)返回一個指針， 是鏈表的頭指針。 當(dāng)插入的位置在第一個結(jié)點之前時， 插入的新結(jié)點成為鏈表的第一個結(jié)點，因此head的值也有了改變， 故需要把這個指針返回主調(diào)函數(shù)。
[例1.14]將以上建立鏈表，刪除結(jié)點，插入結(jié)點的函數(shù)組織在一起，再建一個輸出全部結(jié)點的函數(shù)，然后用main函數(shù)調(diào)用它們。
#define NULL 0
#define TYPE struct stu
#define LEN sizeof(struct stu)
struct stu
{
int num;
int age;
struct stu *next;
};
TYPE * creat(int n)
{
struct stu *head,*pf,*pb;
int i;
for(i=0;i {
pb=(TYPE *)malloc(LEN);
printf("input Number and Age ");
scanf("%d%d",&pb->num,&pb->age);
if(i==0)
pf=head=pb;
else pf->next=pb;
pb->next=NULL;
pf=pb;
}
return(head);
}
TYPE * (TYPE * head,int num)
{
TYPE *pf,*pb;
if(head==NULL)
{ printf(" empty list! ");
goto end;}
pb=head;
while (pb->num!=num && pb->next!=NULL)
{pf=pb;pb=pb->next;}
if(pb->num==num)
{ if(pb==head) head=pb->next;
else pf->next=pb->next;
printf("The node is d "); }
else
free(pb);
printf("The node not been found! ");
end:
return head;
}
TYPE * (TYPE * head,TYPE * pi)
{
TYPE *pb ,*pf;
pb=head;
if(head==NULL)
{ head=pi;
pi->next=NULL; }
else
{
while((pi->num>pb->num)&&(pb->next!=NULL))
{ pf=pb;
pb=pb->next; }
if(pi->num<=pb->num)
{ if(head==pb) head=pi;
else pf->next=pi;
pi->next=pb; }
else
{ pb->next=pi;
pi->next=NULL; }
}
return head;
}
void print(TYPE * head)
{
printf("Number Age ");
while(head!=NULL)
{
printf("%d %d ",head->num,head->age);
head=head->next;
}
}
main()
{
TYPE * head,*pnum;
int n,num;
printf("input number of node: ");
scanf("%d",&n);
head=creat(n);
print(head);
printf("Input the d number: ");
scanf("%d",&num);
head=(head,num);
print(head);
printf("Input the ed number and age: ");
pnum=(TYPE *)malloc(LEN);
scanf("%d%d",&pnum->num,&pnum->age);
head=(head,pnum);
print(head);
}
本例中，print函數(shù)用于輸出鏈表中各個結(jié)點數(shù)據(jù)域值。函數(shù)的形參head的初值指向鏈表第一個結(jié)點。在while語句中，輸出結(jié)點值后，head值被改變，指向下一結(jié)點。若保留頭指針head， 則應(yīng)另設(shè)一個指針變量，把head值賦予它，再用它來替代head。在main函數(shù)中，n為建立結(jié)點的數(shù)目， num為待刪結(jié)點的數(shù)據(jù)域值;head為指向鏈表的頭指針，pnum為指向待插結(jié)點的指針。 main函數(shù)中各行的意義是：
第六行輸入所建鏈表的結(jié)點數(shù);
第七行調(diào)creat函數(shù)建立鏈表并把頭指針返回給head;
第八行調(diào)print函數(shù)輸出鏈表;
第十行輸入待刪結(jié)點的學(xué)號;
第十一行調(diào)函數(shù)刪除一個結(jié)點;
第十二行調(diào)print函數(shù)輸出鏈表;
第十四行調(diào)malloc函數(shù)分配一個結(jié)點的內(nèi)存空間， 并把其地址賦予pnum;
第十五行輸入待插入結(jié)點的數(shù)據(jù)域值;
第十六行調(diào)函數(shù)插入pnum所指的結(jié)點;
第十七行再次調(diào)print函數(shù)輸出鏈表。
從運行結(jié)果看，首先建立起3個結(jié)點的鏈表，并輸出其值;再刪103號結(jié)點，只剩下105，108號結(jié)點;又輸入106號結(jié)點數(shù)據(jù)， 插入后鏈表中的結(jié)點為105，106，108。聯(lián)合“聯(lián)合”也是一種構(gòu)造類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 在一個“聯(lián)合”內(nèi)可以定義多種不同的數(shù)據(jù)類型， 一個被說明為該“聯(lián)合”類型的變量中，允許裝入該“聯(lián)合”所定義的任何一種數(shù)據(jù)。 這在前面的各種數(shù)據(jù)類型中都是辦不到的。例如， 定義為整型的變量只能裝入整型數(shù)據(jù)，定義為實型的變量只能賦予實型數(shù)據(jù)。
在實際問題中有很多這樣的例子。 例如在學(xué)校的教師和學(xué)生中填寫以下表格： 姓名 年齡 職業(yè) 單位 “職業(yè)”一項可分為“教師”和“學(xué)生”兩類。 對“單位”一項學(xué)生應(yīng)填入班級編號，教師應(yīng)填入某系某教研室。 班級可用整型量表示，教研室只能用字符類型。 要求把這兩種類型不同的數(shù)據(jù)都填入“單位”這個變量中， 就必須把“單位”定義為包含整型和字符型數(shù)組這兩種類型的“聯(lián)合”。
“聯(lián)合”與“結(jié)構(gòu)”有一些相似之處。但兩者有本質(zhì)上的不同。在結(jié)構(gòu)中各成員有各自的內(nèi)存空間， 一個結(jié)構(gòu)變量的總長度是各成員長度之和。而在“聯(lián)合”中，各成員共享一段內(nèi)存空間， 一個聯(lián)合變量的長度等于各成員中最長的長度。應(yīng)該說明的是， 這里所謂的共享不是指把多個成員同時裝入一個聯(lián)合變量內(nèi)， 而是指該聯(lián)合變量可被賦予任一成員值，但每次只能賦一種值， 賦入新值則沖去舊值。如前面介紹的“單位”變量， 如定義為一個可裝入“班級”或“教研室”的聯(lián)合后，就允許賦予整型值(班級)或字符串(教研室)。要么賦予整型值，要么賦予字符串，不能把兩者同時賦予它。聯(lián)合類型的定義和聯(lián)合變量的說明一個聯(lián)合類型必須經(jīng)過定義之后， 才能把變量說明為該聯(lián)合類型。
一、聯(lián)合的定義
定義一個聯(lián)合類型的一般形式為：
union 聯(lián)合名
{
成員表
};
成員表中含有若干成員，成員的一般形式為： 類型說明符 成員名 成員名的命名應(yīng)符合標(biāo)識符的規(guī)定。
例如：
union perdata
{
int class;
char office[10];
};
定義了一個名為perdata的聯(lián)合類型，它含有兩個成員，一個為整型，成員名為class;另一個為字符數(shù)組，數(shù)組名為office。聯(lián)合定義之后，即可進行聯(lián)合變量說明，被說明為perdata類型的變量，可以存放整型量class或存放字符數(shù)組office。
二、聯(lián)合變量的說明
聯(lián)合變量的說明和結(jié)構(gòu)變量的說明方式相同， 也有三種形式。即先定義，再說明;定義同時說明和直接說明。以perdata類型為例，說明如下：
union perdata
{
int class;
char officae[10];
};
union perdata a,b; /*說明a,b為perdata類型*/
或者可同時說明為：
union perdata
{ int class;
char office[10]; }a,b;或直接說明為： union
{ int class;
char office[10]; }a,b
經(jīng)說明后的a,b變量均為perdata類型。 它們的內(nèi)存分配示意圖如圖1—8所示。a,b變量的長度應(yīng)等于 perdata 的成員中最長的長度， 即等于
office數(shù)組的長度，共10個字節(jié)。從圖中可見，a,b變量如賦予整型值時，只使用了2個字節(jié)，而賦予字符數(shù)組時，可用10個字節(jié)。
聯(lián)合變量的賦值和使用
對聯(lián)合變量的賦值，使用都只能是對變量的成員進行。 聯(lián)合變量的成員表示為： 聯(lián)合變量名.成員名 例如，a被說明為perdata類型的變量之后，可使用 a.class a.office 不允許只用聯(lián)合變量名作賦值或其它操作。 也不允許對聯(lián)合變量作初始化賦值，賦值只能在程序中進行。還要再強調(diào)說明的是，一個聯(lián)合變量， 每次只能賦予一個成員值。換句話說，一個聯(lián)合變量的值就是聯(lián)合變員的某一個成員值。
[例1.15]設(shè)有一個教師與學(xué)生通用的表格，教師數(shù)據(jù)有姓名，年齡，職業(yè)，教研室四項。學(xué)生有姓名，年齡，職業(yè)，班級四項。
編程輸入人員數(shù)據(jù)， 再以表格輸出。
main()
{
struct
{
char name[10];
int age;
char job;
union
{
int class;
char office[10];
} depa;
}body[2];
int n,i;
for(i=0;i<2;i++)
{
printf("input name,age,job and department ");
scanf("%s %d %c",body[i].name,&body[i].age,&body[i].job);
if(body[i].job=='s')
scanf("%d",&body[i].depa.class);
else
scanf("%s",body[i].depa.office);
}
printf("name age job class/office ");
for(i=0;i<2;i++)
{
if(body[i].job=='s')
printf("%s = < %d ",body[i].name,body[i].age
,body[i].job,body[i].depa.class);
else
printf("%s = < %s ",body[i].name,body[i].age,
body[i].job,body[i].depa.office);
}
}
本例程序用一個結(jié)構(gòu)數(shù)組body來存放人員數(shù)據(jù)， 該結(jié)構(gòu)共有四個成員。其中成員項depa是一個聯(lián)合類型， 這個聯(lián)合又由兩個成員組成，一個為整型量class，一個為字符數(shù)組office。在程序的第一個for語句中，輸入人員的各項數(shù)據(jù)，先輸入結(jié)構(gòu)的前三個成員name,age和job，然后判別job成員項，如為"s"則對聯(lián)合depa·class輸入(對學(xué)生賦班級編號)否則對depa·office輸入(對教師賦教研組名)。
在用scanf語句輸入時要注意，凡為數(shù)組類型的成員，無論是結(jié)構(gòu)成員還是聯(lián)合成員，在該項前不能再加"&"運算符。如程序第18行中
body[i].name是一個數(shù)組類型，第22行中的body[i].depa.office也是數(shù)組類型，因此在這兩項之間不能加"&"運算符。程序中的第二個for語句用于輸出各成員項的值：
本章小結(jié)
1. 結(jié)構(gòu)和聯(lián)合是兩種構(gòu)造類型數(shù)據(jù)，是用戶定義新數(shù)據(jù)類型的重要手段。結(jié)構(gòu)和聯(lián)合有很多的相似之處，它們都由成員組成。成員可以具有不同的數(shù)據(jù)類型。成員的表示方法相同。都可用三種方式作變量說明。
2. 在結(jié)構(gòu)中，各成員都占有自己的內(nèi)存空間，它們是同時存在的。一個結(jié)構(gòu)變量的總長度等于所有成員長度之和。在聯(lián)合中，所有成員不能同時占用它的內(nèi)存空間，它們不能同時存在。聯(lián)合變量的長度等于最長的成員的長度。
3. “.”是成員運算符，可用它表示成員項，成員還可用“->”運算符來表示。
4. 結(jié)構(gòu)變量可以作為函數(shù)參數(shù)，函數(shù)也可返回指向結(jié)構(gòu)的指針變量。而聯(lián)合變量不能作為函數(shù)參數(shù)，函數(shù)也不能返回指向聯(lián)合的指針變量。但可以使用指向聯(lián)合變量的指針，也可使用聯(lián)合數(shù)組。 5. 結(jié)構(gòu)定義允許嵌套，結(jié)構(gòu)中也可用聯(lián)合作為成員，形成結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的嵌套。
6. 鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它便于實現(xiàn)動態(tài)的存儲分配。本章介紹是單向鏈表，還可組成雙向鏈表，循環(huán)鏈表等。
【C語言的結(jié)構(gòu)與聯(lián)合的實例分析】相關(guān)文章：
C語言條件編譯分析實例03-30
C語言的結(jié)構(gòu)12-12
C語言數(shù)組實例解析03-28
C語言順序結(jié)構(gòu)03-29
C語言快速排序?qū)嵗a06-04
C語言選擇結(jié)構(gòu)11-08
C語言插入排序算法及實例代碼12-05
C語言選擇排序算法及實例代碼11-25