C语言程序设计课件第5章自定义数据类型

1、第5章 自定义数据类型,目 录,结构体类型 共用体类型 枚举类型 类型定义,3,结构体类型,结构体的概念 结构体类型的定义 结构体变量的定义 结构体变量的初始化和引用 结构体数组 结构体与函数 链表,5.1.1 结构体的概念,一个学生的信息有学号、姓名、性别、年龄、住址、成绩等。 一个教师的信息有职工编号、姓名、性别、年龄、职称、工资等。 如何描述这些类型不同的相关数据？,结构体一种构造类型数据 结构体由若干不同类型的数据项组成， 构成结构体的各个数据项称为结构体成员。,struct 结构体名 数据类型成员名1； 数据类型成员名2； ： 数据类型成员名n； ； 在大括号中的内容也称为“成员说明

2、列表” 。,在结构体中包含若干个不同数据类型的结构体成员，从而使这些数据项组合起来反映某一个信息。,struct 结构体类型名 数据类型成员名1； 数据类型成员名2； ： 数据类型成员名n； ；,结构体类型名是用户定义的任何一个有效的标识符，它的作用就如同任何一个基本类型名，利用它能够定义具有该结构类型的变量或函数；,5.1.2 结构体类型的定义,结构体类型定义的形式:,定义结构体类型的关键字,不能省略,注意分号不要省略,struct student char id7; /长度为7的字符数组id，表示学号 char name10; /长度为10的字符数组name，表示学号 float scor

3、e; /单精度实数类型score，表示入学分数 ; /注意分号不要省略,例：用结构体类型来描述学生的学籍信息（学号、姓名和入学分数）,结构体类型的特点总结如下： （1）结构体类型是用户自行构造的。 （2）它由若干不同的基本数据类型的数据构成。 （3）它属于C+语言的一种数据类型，与整型、实型相当。因此，定义它时不分配空间，只有用它定义变量时才分配空间。,5.1.3 结构体变量的定义,一、先定义结构体类型再定义变量名 这是C+语言中定义结构体类型变量最常见的方式，一般语法格式如下：,struct 结构体类型名 成员说明列表； ； struct 结构体类型名 变量名；,在C+中,一般可以省略,st

4、ruct student char id7; char name10; float score; ; struct student st1,st2;,例：定义描述学生的学籍信息（学号、姓名和入学分数）的变量,在C+中,一般写成: student st1,st2;,二、在声明类型的同时定义变量 struct 结构体名 成员说明列表； 变量名表列；,struct student char id7; char name20; float score; st1,st2;,5.1.3 结构体变量的定义,三、直接定义结构体类型变量,5.1.3 结构体变量的定义,struct 成员说明列表； 变量名表列；,

5、注意: 该方式没有结构体类型名,这种形式虽然简单，但不能在再次需要定义该类型的变量时，使用所定义的结构体类型。,struct char name10; char id7; float score; st1,st2;,(1)类型与变量是不同的概念，不要混淆。 对结构体变量来说，在定义时一般先定义一个结构体类型，然后定义该类型的变量。在编译时，是不会为类型分配空间的，只为变量分配空间。,关于结构体变量的几点说明:,(2)结构体变量的存储空间 理论上,是结构体变量各成员所占内存空间的总和。 例如: 结构体变量st1在内存中占（7+10+4=21）个字节,但系统通常为一个结构体变量分配整数倍大小的机器

6、字长（对32位机而言，一个字长占4个字节），所以，实际上系统为st1分配了24个字节的内存空间。 但一般情况下，对于结构体类型变量的内存空间，只讨论其理论值。 结构变量占实际内存大小可用 sizeof 运算：sizeof(运算量),struct student char id7; char name10; float score; st1;,struct date int month; int day; int year; ;,struct student int num; char name20; char sex; date birthday; char addr40; stu1,stu2

7、;,date是结构体类型，birthday是date类型的成员,(3) 成员也可以是一个结构体变量,即结构体嵌套定义。,5.1.4 结构体变量的引用和初始化,一、用结构体变量名引用其成员 格式： 结构体变量名.成员名,struct date int month; int day; int year;,struct student int num; char name20; char sex; date birthday; char addr40; stu1,stu2;,stu1.num=20312;,stu1.num表示引用结构体变量stu1中的num成员,5.1.4 结构体变量的引用和初始化

8、,注意：,1.如果成员本身也是一个结构体类型，则要用若干个成员运算符,一级一级地找到最低一级的成员。 stu1.birthday.month=5；,一、用结构体变量名引用其成员 格式： 结构体变量名.成员名,struct date int month; int day; int year;,struct student int num; char name20; char sex; date birthday; char addr40; stu1,stu2;,2.对结构体变量的成员可以像普通变量一样进行各种运算 stu2.numstu1.num； stu1.birthday.day+；,由于“

9、.”运算符的优先级最高，因此stu1.birthday.day+; 相当于(stu1.birthday.day)+;,5.1.4 结构体变量的引用和初始化,struct date int month; int day; int year;,struct student int num; char name20; char sex; date birthday; char addr40; stu1,stu2;,3.属于同一结构体类型的各个成员之间可以相互赋值。 stu2stu1；,4.不能将一个结构体变量作为一个整体进行输入和输出，只能对结构体变量中的各个成员分别进行输入和输出。 coutstu

10、1; /错误 coutstu1.num; /正确,5.1.4 结构体变量的引用和初始化,struct date int month; int day; int year;,struct student int num; char name20; char sex; date birthday; char addr40; stu1,stu2;,struct node float x,y; p, u, *pt;,二、用指向结构体变量的指针引用其成员 格式： 指针变量名-成员名,一个指向结构体变量的指针就是该变量所占据的内存段的起始地址。如果要通过结构体变量的指针来引用结构体变量的成员，必须使用“-

11、”运算符。,p.x = 23.7; p.y=3.5 pt=,5.1.4 结构体变量的引用和初始化,“*指针变量”表示指针变量所指对象，所以通过指向结构体的指针变量引用结构体成员也可写成以下形式： (*指针变量).结构体成员名,(*pt).x=12.2,这里圆括号是必须的，因为运算符“*”的优先级低于运算符“.”。,5.1.4 结构体变量的引用和初始化,struct node float x,y; p, u, *pt;, 结构体变量.成员名。如:stu.num (*p).成员名。如:(*p).num p-成员名。如:p-num。,p-n p-n+ +p-n,三种形式等价,请分析以下几种运算：,得

12、到p指向的结构体变量中的成员n的值。 p指向的结构体变量中的成员n的值，用完该值后使它加1。 p指向的结构体变量中的成员n的值，并使之加1，然后再使用它。,结构体成员的三种表示方法：,结构体变量初始化的方式和数组类似，也是在定义后面用花括号括起来,struct Student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; student1=10001,Zhangin,M,19,90.5,Shanghai;,Student student2=10002,Wang Li“,F,20,98,Beijing;,也可

13、以采取声明类型与定义变量分开的形式，在定义变量时进行初始化,5.1.4 结构体变量的引用和初始化,【例】结构体变量的引用与初始化示例,#include struct student int num; char name10; char sex; float score; ; void main() student st1,st2=1001,Lin qiang,m,95.5,*p; p= /输出st1中的score成员的值 ,运行结果如下： 1001 Lin qiang m 95.5,一个结构体变量中可以存放一组数据（如一个学生的学号、姓名、成绩等数据）。如果有10个学生的数据需要参加运算，显然

14、应该用数组，这就是结构体数组。 结构体数组与以前介绍过的数值型数组的不同之处在于： 每个数组元素都是一个结构体类型的数据，它们都分别包括各个成员项。,5.1.5 结构体数组,struct student /声明结构体类型 int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; ; student stu3; /定义student类型的数组stu,一. 定义结构体数组,5.1.5 结构体数组,数组各元素在内存中连续存放,5.1.5 结构体数组,struct student int num; char name20; c

15、har sex; int age; float score; char addr30; stu3=10101,Li Lin,M,18,87.5,103 Beijing Road, 10102, Zhang Fun, M,19,99, 130 Shanghai Road, 10104, Wang Min,F,20,78.5, 1010,Zhongshan Road ;,二. 结构体数组的初始化,结构体数组初始化的一般形式是在所定义的数组名的后面加上 =初值表列;,5.1.5 结构体数组,设有3个候选人，最终只能有1人当选为领导。今有10个人参加投票，从键盘先后输入这10个人所投的候选人的名字，要

16、求最后输出这3个候选人的得票结果。,三. 结构体数组应用举例,#include using namespace std; struct Person char name20; int count; ;,5.1.5 结构体数组,void main( ) Person leader3=Li,0, Zhang,0, Sun,0; int i,j; char leader_name20; for(i=0;ileader_name; /先后输入10张票上所写的姓名 for(j=0;j3;j+) /将票上姓名与3个候选人的姓名比较 if(strcmp(leader_name,)=0

17、) leaderj.count+; coutendl; for(i=0;i3;i+) /输出3个候选人的姓名与最后得票数 :leaderi.countendl; ,5.1.5 结构体数组,将一个结构体变量中的数据传递给另一个函数： (1) 用结构体变量名作参数(传值调用)。一般较少用这种方法。 (2) 用指向结构体变量的指针作实参，将结构体变量的地址传给形参(传址调用) 。 (3) 用结构体变量的引用变量作函数参数(引用调用) 。,5.1.6 结构体类型数据作为函数参数,#include #include struct student int num; stri

18、ng name; float score3; ; void print(student stu); int main( ) student stu; stu.num=12345;,=Li Fung; stu.score0=67.5; stu.score1=89; stu.score2=78.5; print(stu); return 0; void print(student stu) coutstu.num stu.score0 stu.score1 stu.score2endl; ,(传值调用),【例】有一个结构体变量stu，包括学生学号、姓名和分数。要求

19、在函数print中用传值调用的方式将值输出。,#include struct student int num; char name20; float score3; stu=12345,Li Fung, 67.5,89,78.5; void print(Student *p); int main( ) student *pt=,print(pt); /或print( ,(传址调用),【例】有一个结构体变量stu，包括学生学号、姓名和分数。要求在函数print中用传址调用的方式将值输出。,student *pt= void print(student *p),(实参用地址),(形参用指针),#i

20、nclude #include struct student int num; char name20; float score3; stu=12345,Li Fung, 67.5,89,78.5; void print(student ,print(stu); return 0; void print(student ,(引用调用),【例】有一个结构体变量stu，包括学生学号、姓名和分数。要求在函数print中用引用调用的方式将值输出。,(1)用结构体变量作实参和形参，程序直观易懂，效率不高； (2)指针变量作为实参和形参，空间和时间的开销都很小，效率较高，但不如(1)直观。 (3)实参是结

21、构体类型变量，而形参用结构体类型的引用，虚实结合时传递的是地址，因而效率较高。它兼有(1)和(2)的优点。引用变量主要用作函数参数，它可以提高效率，而且保持程序良好的可读性。,三种调用的对比：,链表是最简单也是最常用的一种动态数据结构。它是对动态获得的内存进行组织的一种结构；不同于数组，数组存储数据时，必须事先定义固定的长度（即数组元素个数）。,5.1.7 链表,链表的结点是结构体变量，它可包含若干成员，其中有些成员可以是任何类型，如基本类型、数组类型、结构体类型等，一般用于存储数据元素的信息，称之为数据域；另一些成员是指针类型，是用来存储与之相连的结点的地址，称之为指针域,单向链表的结点只包

22、含一个这样的指针成员。,一、链表的概念,下面是一个单向链表结点的类型说明： struct node int data; struct node *next; /存放下一结点的地址 ;,data,next,data成员用于存储一个整数,next成员是指针类型的，它指向链表的下一个结点,每一个结点都属于node类型，在它的成员next中存放下一个结点的地址，程序设计者不必知道各结点的具体地址，只要保证能将下一个结点的地址放到前一结点的成员next中即可。,链表有一个“头指针”变量，图中以head表示,二、内存动态管理运算符,申请一个存储指定数据类型的值的内存空间 = new （）; 为数组申请内存

23、： = new ;,内存空间申请new 功能: 根据指定数据类型的大小申请一块适当的动态存储区，并返回指向该动态存储空间的起始地址；若申请不成功，则会返回NULL值。 一般将new操作的结果赋给具有相应数据类型的指针变量。,2. 内存空间释放delete 使用new运算符动态分配给用户的存储空间，可以通过使用delete运算符重新归还给系统，若没有使用delete释放该内存区域，则只有等到整个程序运行结束才被系统重新自动回收。,用于释放先前申请到的内存空间: delete ； 用于释放先前为数组申请到的空间: delete ；,二、内存动态管理运算符,例如： float *pf=new flo

24、at(55.8); int *pa=new int20; int m; int *pi= /释放pa所指的动态数组内存空间,delete只能释放用new申请的动态内存空间。,二、内存动态管理运算符,三、链表的基本操作,链表的基本操作包括建立链表、链表的插入、删除、输出和查找等。 1. 建立链表 所谓建立链表是指一个一个地输入各结点数据，并建立起各结点前后相链的关系。 下面通过一个例子来说明如何建立一个链表。 两种方式：插链表尾、插链表头,插链表尾：是指新插入的结点总是放在链表尾部。一般地，链表是在一个空链表的基础上逐步插入新结点而成的，空链表是指没有一个结点，此时链表的头指针为空。,用插表尾法

25、建立链表的过程如下： 1) 建立空链表，head = last =NULL; head表示头表头，指向空，表示链表为空, last是表尾指针。 2) 产生新结点p，对新结点的数据域和指针域赋值。由于新插入的结点总是表尾结点，则它的后继结点为空。,三、链表的基本操作,3) 将p结点插入链表，如果head 为NULL，则 head = p; 新结点作为表头，这时链表只有一个结点，否则，last-next=p; 即插入链尾操作。 4) last = p;表示表尾指针last指向新结点p。 5) 循环执行2）4)，可继续建立新结点直到结束为止,三、链表的基本操作,struct node int dat

26、a; struct node *next; ; void creat(node * /置表头、表尾指针为空，此时为空链表,写一函数采用插表尾法建立一个有n个node结点的单向链表。,p=new node; /产生一个p所指的动态结点 cinx; p-data=x; p-next=NULL; head=last=p; if(n=1) return; for(i=1;inext=p; cinx; p-data=x; last=p; p-next=NULL; ,2.链表的输出 要依次输出链表中各结点的数据比较容易处理。首先要知道链表头结点的地址，也就是head的值，然后设一个指针变量p，先指向第一个

27、结点，输出p所指结点的数据域的值，然后使p后移一个结点，再输出其数据域的值；依链表顺序而行，依次输出相应结点数据域的值，直到链表的尾结点。,void traverse (node *head) node *p; p=head; while(p) coutdatanext; /使p指针移动到下一个结点 coutendl; head的值由实参传过来也就是将已有的链表的头指针传给被调用的函数，在traverse函数中从head所指的第一个结点出发，顺序输出各个结点。,输出链表的函数traverse如下：,3.链表的删除操作 从一个链表中删去一个结点，首先从表头开始，找到被删结点后，只要改变链接关系即

28、可，即修改结点指针域的值，使被删结点的前驱结点的指针域指向被删结点的后继结点。,删除结点算法描述如下： 用指针p指向删除结点，p1指向其前驱结点， 1） p = head ；从第一个结点开始检查； 2） 当 p指向的结点不是满足删除条件的结点且没有到表尾，p1 = p; p = p-next； （移动指针p，继续找） 3） 如果找到了删除结点p，如果 p= = head 删除的是头结点，则 head = head-next ; /*删除头结点*/ else p1-next = p-next ; /*删除p指向的结点*/ 4）delete p; 释放删除结点的内存空间。,void erase(n

29、ode* ,删除链表中一个结点的函数erase如下：,else while(p-data!=no) p1=p; p=p-next; if(p=NULL) coutnext=p-next; delete p; cout删除结点成功endl; ,结构体类型解决了如何描述一个逻辑上相关，但数据类型不同的一组分量的集合。 在需要节省内存储空间时，c语言还提供了一种由若干个不同类型的数据项组成，但共享同一存储空间的构造类型。,5.2 共用体,共用体一种构造类型数据 共用体由若干不同类型的数据项组成， 构成共用体的各个数据项称为共用体成员。,5.2.1 共用体类型与变量的定义,union 共用体类型名 成

30、员说明列表 ;,共用体类型定义的一般形式为：,union为定义共用体类型的关键字，共用体名为用户定义的标识符，它与union构成共用体类型的标识符。,5.2.1 共用体类型与变量的定义,union data int i; char ch; float f; ;,定义了一个union data共用体 类型， 共用体类型定义不分配内存空间，只是说明此类型数据的组成情况,共用体变量定义的三种形式为：,利用已定义的共用体类型名定义变量,共用体变量定义的一般形式： union 共用体类型名 变量名；,union data int i; char ch; float f; ; data a,b,c;,在定

31、义共用体类型的同时定义变量,union data int i; char ch; float f; a,b,c;,共用体变量定义的三种形式为：,定义共用体类型时，省略共用体类型名，同时定义共用体类型变量。,union int i; char ch; float f; a,b,c;,共用体变量定义的三种形式为：,共用体变量所占的内存空间,在共用体变量中，在任一时刻只能保存一个数据成员，共用体类型数据的这一特点决定了其内存空间的大小为其数据成员中占内存空间最大的值。,union data int i; char ch; float f; a;,（假设起始地址为2000）,a变量所占内存的大小为4个

32、字节,union data int i; char ch; float f; a,*px; px=,5.2.2 共用体变量的引用,共用体变量成员的引用方式与引用结构体变量中的成员相似， 对共用体变量，通过“.”运算符来引用成员， 对指向共用体变量的指针，通过“-”运算符来引用共用体变量的成员。,引用共用体变量的i、ch、f成员， 通过变量a可以表示为： a.i, a.ch, a.f 通过指针px可以表示为： px-i, px-ch, px-f (*px).i, (*px).ch, (*px).f,注意:,不能直接用共用体变量名进行输入输出，而只能对共用体变量的具体成员进行输入输出。,couta

33、; 错误 cout a.i; 正确,一个共用体变量在某一时刻只能存储其中的一个成员值，当对一个新的成员赋值后，原有成员的值就被覆盖掉。共用体变量中存储的值就是最后赋给它的成员的值。,a.i=278； a.ch=D； a.f=5.78； 共用体变量中最后存储的值是5.78,C+允许在两个同类型的共用体变量之间赋值,如果a、b均是已定义为上面的union data类型的变量，则执行b=a;后，b的内容与a完全相同,【例】 写出下列程序的执行结果,#include void main() union ex int a; char ch; ; ex m; m.a=48; /m中存储一个整数48 cou

34、t”m.a=”m.aendl; m.a=65; /m中存储一个整数65,原来存储的数被覆盖 cout”m.a=”m.a” ”m.ch=”m.chendl; ,程序运行结果如下： m.a=48 m.a=65 m.ch=A,5.2.3 共用体与结构体的联合使用,共用体虽然可以有多个成员，但在某一时刻，只能使用其中的一个成员。共用体一般不单独使用，通常作为结构体的成员，这样结构体可根据不同情况存储不同类型的数据。,【例5.6】 输入15个学生或教师的数据，并输出。学生和教师的数据相同的部分有：姓名、编号和身份；但也有不同的部分：学生需要保存3门课程的分数，分数用浮点数表示，教师则保存工作情况简介，用

35、字符串表示。,对于教师和学生的不同部分可以用共用体描述。,union condition float score3; char situation80; ; struct person char name20; char num10; char kind; condition state; personnel15;,结构体的成员state为共用体，根据kind的值来决定state是存储3门课程的分数，还是存储教师工作情况简介。例如，教师的kind为字符t，学生的kind为字符s。,5.2.3 共用体与结构体的联合使用,#include #include union condition floa

36、t score3; char situation80; ; struct people char name10; char num7; char kind; condition state; ; people person15;,void main() int i,j; for(i=0;; coutpersoni.num; coutpersoni.kind;,if (personi.kind=t) coutpersoni.state.situation; else coutpersoni.state.scorej; ,程序中向共用体输入什么数据是根据kind成员的值来

37、确定的。kind的值为t则输入字符串到personnel i.state.situation，否则输入3个浮点数到personnel i.state.score j。,coutThe Result is:endl; for(i=0;i3;i+) personi.num personi.kind ; if(personi.kind=t) coutpersoni.state.situationendl; else for(j=0;j3;j+) coutpersoni.state.scorej ; coutendl; ,5.3 枚举类型,所谓“枚举”是指将变量的值一

38、一列举出来，变量的值只能在列举出来的值的范围内。 用户通常利用枚举类型定义程序中需要使用的一组相关的符号常量，比如一周是由星期一到星期日7个符号常量组成的集合。,枚举类型定义的一般形式： enum 枚举名 枚举常量取值表 ;,enum是关键字； 枚举名和枚举常量是标识符； 枚举常量之间用逗号分隔。,例如： enum color1 blue, green, red ; enum weekday Sun, Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat ;,枚举类型实际上是一个整型符号常量的集合，每一个枚举符都对应着一个整数值,5.3 枚举类型,枚举符号常量的整型值：,隐式定义： 按照类

39、型定义时枚举常量列举的顺序分别代表0、1、2、等整型值，依次类推。,例如： enum weekday Sun, Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat ;,Sun,MonSat的整型值依次为：，,5.3 枚举类型,显式定义： 在定义类型的同时指定枚举常量的值，其中如有未指定值的枚举常量，则根据前面的枚举常量的值依次递增1。,例如： enum weekday Sun=, Mon=1, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat ;,Sun,MonSat的整型值依次为：7，,5.3 枚举类型,枚举符号常量的整型值：,例如： enum weekday Sun=, Mon=1, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat ; enum weekday d1,d2;,枚举类型变量定义的三种形式： enum 枚举名 枚举变量名表; enum 枚举名 枚举常量取值表枚举变量表; enum 枚举常量取值表枚举变量表;,将d1，d2定义成枚举类型weekday的变量，每一个变量都可取该枚举表中列出的任一个值,5.3 枚举类型,枚举类型应用说明： 整数值不能直接赋给枚举变量，如需要将整数赋值给枚举变量，应进行强制类型转换。 在直接输出某个枚举变量的值时，所显示的是枚举符的整型值而不是枚举类型的枚举符，若要输出枚举符则需要编程实现。,如: d1=(weekday)6;,5