C語言程序設計基礎之結(jié)構

2019-11-17 05:25:56

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供稿：網(wǎng)友

　　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，在學生登記表中，姓名應為字符型；學號可為整型或字符型；年齡應為整型；性別應為字符型；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造數(shù)據(jù)類型——“結(jié)構”。它相當于其它高級語言中的記錄。

　　“結(jié)構”是一種構造類型，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造類型。結(jié)構既是一種“構造”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。

　　結(jié)構的定義

　　定義一個結(jié)構的一般形式為：

strUCt 結(jié)構名
{
　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;

　　成員名的命名應符合標識符的書寫規(guī)定。例如：

struct stu
{
　int num;
　char name[20];
　char sex;
　float score;
};
　　在這個結(jié)構定義中，結(jié)構名為stu，該結(jié)構由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。應注重在括號后的分號是不可少的。結(jié)構定義之后，即可進行變量說明。凡說明為結(jié)構stu的變量都由上述4個成員組成。由此可見，結(jié)構是一種復雜的數(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。

　　結(jié)構類型變量的說明

　　說明結(jié)構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，再說明結(jié)構變量。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)構類型。也可以用宏定義使一個符號常量來表示一個結(jié)構類型，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)構類型的同時說明結(jié)構變量。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)構名，而直接給出結(jié)構變量。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，即構成了嵌套的結(jié)構。例如：

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)構類型。成員名可與程序中其它變量同名，互不干擾。結(jié)構變量成員的表示方法在程序中使用結(jié)構變量時，往往不把它作為一個整體來使用。

　　在ANSI C中除了答應具有相同類型的結(jié)構變量相互賦值以外，一般對結(jié)構變量的使用，包括賦值、輸入、輸出、運算等都是通過結(jié)構變量的成員來實現(xiàn)的。

　　表示結(jié)構變量成員的一般形式是：結(jié)構變量名.成員名例如：boy1.num 即第一個人的學號　boy2.sex 即第二個人的性別假如成員本身又是一個結(jié)構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)構變量的賦值

　　前面已經(jīng)介紹，結(jié)構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7.1]給結(jié)構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";
　　scanf("%c %f",&boy1.sex,&boy1.score);
　boy2=boy1;
　printf("Number=%d/nName=%s/n",boy2.num,boy2.name);
　printf("Sex=%c/nScore=%f/n",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/n");
scanf("%c %f",&boy1.sex,&boy1.score);
boy2=boy1;
printf("Number=%d/nName=%s/n",boy2.num,boy2.name);
printf("Sex=%c/nScore=%f/n",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)構變量的賦值、輸入和輸出的方法。

　　結(jié)構變量的初始化

　　假如結(jié)構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)構變量不能作初始化賦值。

　　[例7.2]外部結(jié)構變量初始化。

struct stu /*定義結(jié)構*/
{
　int num;
　char *name;
　char sex;
　float score;
} boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5};
main()
{
　boy2=boy1;
　printf("Number=%d/nName=%s/n",boy2.num,boy2.name);
　printf("Sex=%c/nScore=%f/n",boy2.sex,boy2.score);
}
struct stu
{
　int num;
　char *name;
　char sex;
　float score;
}boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5};
main()
{
　boy2=boy1;
　……
}
　　本例中，boy2,boy1均被定義為外部結(jié)構變量，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7.3]靜態(tài)結(jié)構變量初始化。

main()
{
　static struct stu /*定義靜態(tài)結(jié)構變量*/
　{
　　int num;
　　char *name;
　　char sex;
　　float score;
　}boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5};
　boy2=boy1;
　printf("Number=%d/nName=%s/n",boy2.num,boy2.name);
　printf("Sex=%c/nScore=%f/n",boy2.sex,boy2.score);
}
static struct stu
{
　int num;
　char *name;
　char sex;
　float score;
}boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5};
　　本例是把boy1，boy2都定義為靜態(tài)局部的結(jié)構變量，同樣可以作初始化賦值。 結(jié)構數(shù)組

　　數(shù)組的元素也可以是結(jié)構類型的。因此可以構成結(jié)構型數(shù)組。結(jié)構數(shù)組的每一個元素都是具有相同結(jié)構類型的下標結(jié)構變量。在實際應用中，經(jīng)常用結(jié)構數(shù)組來表示具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構的一個群體。如一個班的學生檔案，一個車間職工的工資表等。

　　結(jié)構數(shù)組的定義方法和結(jié)構變量相似，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)構形式。對外部結(jié)構數(shù)組或靜態(tài)結(jié)構數(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",87},
{105,"Wang ming","M",58};
}
　　當對全部元素作初始化賦值時，也可不給出數(shù)組長度。

　　[例7.4]計算學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',87},
{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/n",s);
　ave=s/5;
　printf("average=%f/ncount=%d/n",ave,c);
}
　　本例程序中定義了一個外部結(jié)構數(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7.5]建立同學通訊錄

#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<NUM;i++)
　{
　　printf("input name:/n");
　　gets(man[i].name);
　　printf("input phone:/n");
　　gets(man[i].phone);
　}
　printf("name/t/t/tphone/n/n");
　for(i=0;i<NUM;i++)
　printf("%s/t/t/t%s/n",man[i].name,man[i].phone);
}
　　本程序中定義了一個結(jié)構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)構指針變量

　　結(jié)構指針變量的說明和使用一個指針變量當用來指向一個結(jié)構變量時，稱之為結(jié)構指針變量。

　　結(jié)構指針變量中的值是所指向的結(jié)構變量的首地址。通過結(jié)構指針即可訪問該結(jié)構變量，這與數(shù)組指針和函數(shù)指針的情況是相同的。結(jié)構指針變量說明的一般形式為：

　　struct 結(jié)構名*結(jié)構指針變量名

　　例如，在前面的例7.1中定義了stu這個結(jié)構，如要說明一個指向stu的指針變量pstu，可寫為：

struct stu *pstu;
　　當然也可在定義stu結(jié)構時同時說明pstu。與前面討論的各類指針變量相同，結(jié)構指針變量也必須要先賦值后才能使用。賦值是把結(jié)構變量的首地址賦予該指針變量，不能把結(jié)構名賦予該指針變量。假如boy是被說明為stu類型的結(jié)構變量，則： pstu=&boy是正確的，而： pstu=&stu是錯誤的。

　　結(jié)構名和結(jié)構變量是兩個不同的概念，不能混淆。結(jié)構名只能表示一個結(jié)構形式，編譯系統(tǒng)并不對它分配內(nèi)存空間。只有當某變量被說明為這種類型的結(jié)構時，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)構名的首地址。有了結(jié)構指針變量，就能更方便地訪問結(jié)構變量的各個成員。

　　其訪問的一般形式為： (*結(jié)構指針變量).成員名或為：

　　結(jié)構指針變量->成員名

　　例如： (*pstu).num或者： pstu->num

　　應該注重(*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)構指針變量的具體說明和使用方法。

　　[例6]

struct stu
{
　int num;
　char *name;
　char sex;
　float score;
} boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5},*pstu;
main()
{
　pstu=&boy1;
　printf("Number=%d/nName=%s/n",boy1.num,boy1.name);
　printf("Sex=%c/nScore=%f/n/n",boy1.sex,boy1.score);
　printf("Number=%d/nName=%s/n",(*pstu).num,(*pstu).name);
　printf("Sex=%c/nScore=%f/n/n",(*pstu).sex,(*pstu).score);
　printf("Number=%d/nName=%s/n",pstu->num,pstu->name);
　printf("Sex=%c/nScore=%f/n/n",pstu->sex,pstu->score);
}
　　本例程序定義了一個結(jié)構stu，定義了stu類型結(jié)構變量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)構變量.成員名

　　(*結(jié)構指針變量).成員名

　　結(jié)構指針變量->成員名

　　這三種用于表示結(jié)構成員的形式是完全等效的。結(jié)構數(shù)組指針變量結(jié)構指針變量可以指向一個結(jié)構數(shù)組，這時結(jié)構指針變量的值是整個結(jié)構數(shù)組的首地址。結(jié)構指針變量也可指向結(jié)構數(shù)組的一個元素，這時結(jié)構指針變量的值是該結(jié)構數(shù)組元素的首地址。設ps為指向結(jié)構數(shù)組的指針變量，則ps也指向該結(jié)構數(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7.7]用指針變量輸出結(jié)構數(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',87},
{105,"Wang ming",'M',58},
};
main()
{
　struct stu *ps;
　printf("No/tName/t/t/tSex/tScore/t/n");
　for(ps=boy;ps<boy+5;ps++)
　printf("%d/t%s/t/t%c/t%f/t/n",ps->num,ps->name,ps->sex,ps->score);
}
　　在程序中，定義了stu結(jié)構類型的外部數(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。應該注重的是，一個結(jié)構指針變量雖然可以用來訪問結(jié)構變量或結(jié)構數(shù)組元素的成員，但是，不能使它指向一個成員。也就是說不答應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)構指針變量作函數(shù)參數(shù)

　　在ANSI C標準中答應用結(jié)構變量作函數(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，非凡是成員為數(shù)組時將會使傳送的時間和空間開銷很大，嚴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7.8]題目與例7.4相同，計算一組學生的平均成績和不及格人數(shù)。

　　用結(jié)構指針變量作函數(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',87},
　　{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/n",s);
　ave=s/5;
　printf("average=%f/ncount=%d/n",ave,c);
}
　　本程序中定義了函數(shù)ave，其形參為結(jié)構指針變量ps。boy 被定義為外部結(jié)構數(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7.4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)組的長度是預先定義好的，在整個程序中固定不變。C語言中不答應動態(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)存治理函數(shù)，這些內(nèi)存治理函數(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)存治理函數(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。“size”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)應是由malloc或calloc函數(shù)所分配的區(qū)域：[例7.9]分配一塊區(qū)域，輸入一個學生數(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/nName=%s/n",ps->num,ps->name);
　printf("Sex=%c/nScore=%f/n",ps->sex,ps->score);
　free(ps);
}
　　本例中，定義了結(jié)構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7.9中采用了動態(tài)分配的辦法為一個結(jié)構分配內(nèi)存空間。每一次分配一塊空間可用來存放一個學生的數(shù)據(jù)，我們可稱之為一個結(jié)點。有多少個學生就應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。當然用結(jié)構數(shù)組也可以完成上述工作，但假如預先不能準確把握學生人數(shù)，也就無法確定數(shù)組大小。而且當學生留級、退學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。有一個學生就分配一個結(jié)點，無須預先確定學生的準確人數(shù)，某學生退學，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。可在第一個結(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)構中稱為“鏈表”。
　　在鏈表中，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)構類型。例如，一個存放學生學號和成績的結(jié)點應為以下結(jié)構：

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構成指針域，它是一個指向stu類型結(jié)構的指針變量。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7.10]建立一個三個結(jié)點的鏈表，存放學生數(shù)據(jù)。為簡單起見，我們假定學生數(shù)據(jù)結(jié)構中只有學號和年齡兩項。

　　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<n;i++)
　{
　　pb=(TYPE*) malloc(LEN);
　　printf("input Number and Age/n");
　　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。在creat函數(shù)內(nèi)定義了三個stu結(jié)構的指針變量。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)。假如當前結(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)預備。

　　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7.4表示了creat函數(shù)的執(zhí)行過程。

　　[例7.11]寫一個函數(shù)，在鏈表中按學號查找該結(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",n
}
　　本函數(shù)中使用的符號常量TYPE與例7.10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為要查找的學號。進入while語句，逐個檢查結(jié)點的num成員是否等于n，假如不等于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7.12]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7.5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。

　　函數(shù)編程如下：

TYPE * delete(TYPE * head,int num)
{
　TYPE *pf,*pb;
　if(head==NULL) /*如為空表，輸出提示信息*/
　{
　　printf("/nempty list!/n");
　　goto end;
　}
　pb=head;
　while (pb->num!=num && pb->next!=NULL)
　　/*當不是要刪除的結(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 deleted/n");}
　　else
　　　printf("The node not been foud!/n");
　　　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)點的學號。首先判定鏈表是否為空，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7.13]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，在學生數(shù)據(jù)鏈表中，要求學號順序插入一個結(jié)點。設被插結(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指向被插結(jié)點即可。

　　2. 被插結(jié)點值最小，應插入第一結(jié)點之前。這種情況下使head指向被插結(jié)點，被插結(jié)點的指針域指向原來的第一結(jié)點則可。即：

pi->next=pb;
head=pi;
　　3. 在其它位置插入。這種情況下，使插入位置的前一結(jié)點的指針域指向被插結(jié)點，使被插結(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。這種情況下使原表末結(jié)點指針域指向被插結(jié)點，被插結(jié)點指針域置為NULL。即：

pb->next=pi;
pi->next=NULL； TYPE * insert(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 指向被插結(jié)點。函數(shù)中首先判定鏈表是否為空，為空則使head指向被插結(jié)點。表若不空，則用while語句循環(huán)查找插入位置。找到之后再判定是否在第一結(jié)點之前插入，若是則使head 指向被插結(jié)點被插結(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7.14]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<n;i++)
　{
　　pb=(TYPE *)malloc(LEN);
　　printf("input Number and Age/n");
　　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 * delete(TYPE * head,int num)
{
　TYPE *pf,*pb;
　if(head==NULL)
　{
　　printf("/nempty list!/n");
　　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 deleted/n");
　}
　else
　　free(pb);
　　printf("The node not been found!/n");
　end:
　return head;
}
TYPE * insert(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/t/tAge/n");
　while(head!=NULL)
　{
　　printf("%d/t/t%d/n",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 deleted number: ");
　scanf("%d",&num);
　head=delete(head,num);
　print(head);
　printf("Input the inserted number and age: ");
　pnum=(TYPE *)malloc(LEN);
　scanf("%d%d",&pnum->num,&pnum->age);
　head=insert(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，則應另設一個指針變量，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)點的學號；

　　第十一行調(diào)delete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)insert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”也是一種構造類型的數(shù)據(jù)結(jié)構。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，答應裝入該“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)。

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