C语言程序设计结构体共用体及位运算.pptx

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1、12.1 结构变量 “结构”也叫做“结构体”，它是由若干“成员”组成的。每一个成员可以是一个基本数据类型，还可以是数组、指针，甚至可以为另一个构造类型(此时，就组成了嵌套)。在说明和使用之前必须先定义结构，就像在说明和调用函数之前要先定义函数一样。12.1.1 12.1.1 结构体的定义结构体的定义 结构体有以下几种定义方法。第1页/共38页1 不带变量名的定义 定义一个结构体的一般形式为：struct struct 结构名结构名 数据类型数据类型 成员名成员名1;1;数据类型数据类型 成员名成员名2;2;数据类型数据类型 成员名成员名3;3;.数据类型数据类型 成员名成员名n;n;成员名的命

2、名应符合标识符的规定。成员名可与程序中其它变量同名，互不干扰。注意不要忘记成员名后面的逗号，也不要忘记结构结束时后的逗号。第2页/共38页2 带变量名的定义 另外一种定义为：struct struct 结构名结构名 数据类型数据类型 成员名成员名1;1;数据类型数据类型 成员名成员名2;2;数据类型数据类型 成员名成员名3;3;.数据类型数据类型 成员名成员名n;n;变量名列表变量名列表;【例12-1】(见课本）第3页/共38页12.1.2 12.1.2 结构类型变量的说明结构类型变量的说明 说明结构变量有以下几种方法。1 先定义结构，再说明结构变量 说明的格式为：存储类型存储类型 struc

3、t struct 结构名结构名 结构变量名结构变量名1,1,结结构变量名构变量名2,.2,.结构变量名结构变量名n;n;【例12-2】(见课本）2 定义结构类型并说明结构变量 如上所说，采用第二种格式，可以在定义结构类型的同时说明结构变量。第4页/共38页12.1.3 12.1.3 结构变量成员的表示方法结构变量成员的表示方法 在程序中使用结构变量时，往往使用它的单个成员，而不使用整个结构。成员可以在程序中单独使用，与普通变量完全相同。表示结构变量成员的一般形式是：结构变量名.成员名 例如：jilu1.bianhao /*jilu1.bianhao /*记录记录1 1的编号的编号*/jilu2

4、.xingbie /*jilu2.xingbie /*记录记录2 2的性别的性别*/这有点像数据库中的字段。第5页/共38页12.1.4 12.1.4 结构变量的赋值结构变量的赋值 结构变量的赋值就是给各成员赋值。可用输入语句或赋值语句来完成。【例12-3】(见课本）12.1.5 12.1.5 结构变量的初始化结构变量的初始化 如果结构变量是全局变量或为静态变量，则可对它作初始化赋值。对局部或自动结构变量不能作初始化赋值。【例12-4】(见课本）【例12-5】(见课本）第6页/共38页12.2 结构数组12.2.112.2.1结构数组概述结构数组概述 我们知道，具有相同数据类型的变量可以组成数

5、组。同样，具有相同结构的结构变量 我们知道，具有相同数据类型的变量可以组成数组。同样，具有相同结构的结构变量也可以组成数组。这样组成的数组叫做“结构数组”。结构数组的每一个元素都是具有相同结构类型的结构变量。结构数组的定义方法和结构变量相似，只需说明它为数组类型即可。说明格式如下：存储类型存储类型 struct struct 结构名结构名 结构数组名结构数组名 元素个数元素个数;例如：struct record jilu3;struct record jilu3;也可以在定义时说明，如下例所示。【例12-6】(见课本）第7页/共38页12.2.212.2.2结构数组的初始化结构数组的初始化 对

6、外部结构数组或静态结构数组可以作初始化赋值，例如：【例12-7】(见课本）当对全部元素作初始化赋值时，也可不给出数组长度。请看下例。【例12-8】(见课本）第8页/共38页12.3 结构指针变量12.3.1 12.3.1 结构指针变量概述结构指针变量概述 当把一个指针变量指向一个结构变量时，这个指针变量就成为了结构指针变量。结构指针变量指向结构变量的首地址。通过结构指针即可访问该结构变量，这与数组指针和函数指针的情况相同。结构指针变量说明的一般形式为：struct struct 结构名结构名*结构指针变量名结构指针变量名 第9页/共38页 例如：struct record*pstu;struc

7、t record*pstu;也可在定义stu结构时同时说明pstu。结构指针变量也必须要先赋值后才能使用。赋值是把结构变量的首地址赋予该指针变量，不能把结构名赋予 该指针变量。结合上述例子，可以如下赋值：pstu=&jilupstu=&jilu 而如下赋值是错误的：pstu=&recordpstu=&record 结构名与结构变量的区别是：结构名只表示一个结构形式，编译系统并不对它分配内存空间。而变量分配存储空间。因此上面&record是错误的，不可能去取一个结构名的首地址。第10页/共38页12.3.2 12.3.2 结构变量的使用结构变量的使用 有了结构指针变量，就能更方便地访问结构变量的

8、各个成员。其访问的一般形式为：(*(*结构指针变量结构指针变量).).成员名成员名 或为：结构指针变量结构指针变量-成员名成员名 例如：(*pstu).bianhao(*pstu).bianhao 或者：pstu-bianhaopstu-bianhao 应该注意(*pstu)两侧的括号不可少，因为成员符“.”的优先级高于“*”。以下三种用于表示结构成员的形式是完全等效：结构变量.成员名 (*结构指针变量).成员名 结构指针变量-成员名【例12-9】(见课本）【例12-10】(见课本）第11页/共38页12.4 联合类型的定义和联合变量的说明 “联合体”也叫做“联合”，它也是一种由不同类型数据组

9、成的复合数据类型。在一个“联合”内可以定义多种不同的数据类型，一个被说明为该“联合”类型的变量中，允许装入该“联合”所定义的任何一种数据。这在前面的各种数据类型中都是办不到的。例如，定义为整型的变量只能装入整型数据，定义为实型的变量只能赋予实型数据。第12页/共38页 “联合”与“结构”有一些相似之处，也有本质上的不同。第一点不同在于存储空间的分配：在结构中各成员有各自的内存空间，一个结构变量的总长度是各成员长度之和。而在“联合”中，各成员共享一段内存空间，一个联合变量的长度等于各成员中最长成员的长度。可以使用以下通俗地比喻：结构好比每人都有自己的衣服，并且为“量体裁衣、度身定做”；而联合则是

10、按照个子最大的人作衣服，大家都可穿这个“大”衣服。所以，从这个意义上，联合体也叫做“共同体”或“共用体”。这样，联合可以覆盖地使用内存，极大地提高了内存的使用效率。总之，联合对内存的使用可以说是“取长补短”。第二点不同在于变量的使用：联合变量可被赋予任一成员值，但每次只能赋一种值，赋入新值则冲去旧值。但是结构的变量则不可这样使用。正是这样特点，使联合比结构灵活。联合类型的定义和联合变量说明的格式与结构非常相似，只是把struct改为union而已。第13页/共38页12.4.1 12.4.1 联合的定义联合的定义 定义联合体有以下几种方式。1 不带变量名的定义 使用此方法定义一个联合的一般形式

11、为：unoin unoin 联合名联合名 数据类型数据类型 成员名成员名1;1;数据类型数据类型 成员名成员名2;2;数据类型数据类型 成员名成员名3;3;.数据类型数据类型 成员成员n;n;第14页/共38页2 带变量名的定义 使用此方法定义一个联合的一般形式为：unoin unoin 联合名联合名 数据类型数据类型 成员名成员名1;1;数据类型数据类型 成员名成员名2;2;数据类型数据类型 成员名成员名3;3;.数据类型数据类型 成员成员n;n;变量名列表变量名列表;【例12-11】(见课本）第15页/共38页12.4.2 12.4.2 联合变量的说明联合变量的说明 一个联合类型必须经过定

12、义之后，才能把变量说明为该联合类型。联合变量的说明和结构变量的说明方式相同，也有三种形式。即先定义，再说明；定义同时说明和直接说明。【例12-12】(见课本）【例12-13】(见课本）【例12-14】(见课本）第16页/共38页12.5 联合变量的赋值和使用12.5.1 12.5.1 赋值赋值 对联合变量的赋值、使用都只能是对变量的成员进行。联合变量的成员表示为：联合变量名联合变量名.成员名成员名 例如，a被说明为uarea类型的变量之后，可使用：a.c_dataa.c_data a.s_data a.s_data 不允许只用联合变量名作赋值或其它操作。也不允许对联合变量作初始化赋值，赋值只能

13、在程序中进行。还要再强调说明的是，一个联合变量，每次只能赋予一个成员值。换句话说，一个联合变量的值就是联合变员的某一个成员值。【例12-15】(见课本）第17页/共38页12.5.2 12.5.2 使用联合应注意的问题使用联合应注意的问题1 内存覆盖 尽管在联合所使用的内存中可以存储不同的成员，也就是可以存储不同类型的数据。但每一时刻只能存储一个成员。通俗地说，只有一套衣服，一次只能由一个演员来穿。2 以新替旧 联合体变量存储的是最后一次存储的成员的内容。换言之，变量存储了新成员，则自动替换了老成员。3 地址唯一 联合体变量和各个成员拥有同一地址。第18页/共38页4 变量不可赋值 不能给联合

14、体的变量名赋值，也不能对联合体的变量名初始化，也不能引用联合体的变量名。使用的都是联合体变量的成员。5 嵌套 联合与结构可以互相嵌套。数组也可以作为联合体的成员，也可以定义联合体数组。6 不能用作函数 不能把联合体变量作为函数的参数，也不能使函数带回联合体变量。但是，可以使用联合体变量的指针。第19页/共38页12.6 位运算符12.6.112.6.1几个基本概念几个基本概念1 字节与位 字节（英文为byte）是计算机中的存储单元。一个字节可以存放一个英文字母或符号，一个汉字通常要用两个字节来存储。每一个字节都有自己的编号，叫做“地址”。一个字节由若干位（位的英文是bit）组成。至于一个字节由

15、几个位组成，取决于计算机的硬件系统。一般由8位、16位或32位组成，所对应的计算机也被称为“8位机、16位机或32位机”。目前微机以16位机或32位机为主。但在本书中作为原理讲述的是8位机。我们把若干字节组成一个单元，叫做“字”（英文为word）。一个字可以存放一个数据或指令。第20页/共38页2 原码 我们知道，计算机使用的是二进制数。但这些数据有不同的编码方式，分别有原码、反码和补码。以8位计算机系统为例，我们把最高位（即最左面的一位）留做表示符号，其他7位表示二进制数，这种编码方式叫做原码。最高位为“0”表示正数，为“1”表示负数。例如，00000011表示+3，10000011表示-3

16、。显然，这样可以表示的数值范围在+127到-127之间。这种表示方法有一个缺陷，数值0会出现歧义：00000000表示+0，10000000表示-0。第21页/共38页3 反码 对于正数，反码与原码相同。例如，00000011表示+3。所谓“反码”是指与“原码”在表示负数时相反：符号位（最高位）为“1”表示负数。但其余位的值相反。例如，11111100表示-3。显然，这样可以表示的数值范围在+127到-127之间。这种表示方法仍然有一个缺陷，数值0会出现歧义：00000000表示+0，11111111表示-0。4 补码 对于正数，补码与原码相同。0的补码为00000000。这样，0的表示唯一。

17、对于负数，可以从原码得到补码，步骤如下：把符号位不变，为1；首先，把其余各位取反。即0变为1，1变为0；其次，对整个数加1。计算机中的数据都采用补码。这样做的好处是，减法可以用加法来实现。如-3+4可以变成-3的补码与+4的补码相加。第22页/共38页12.6.2 12.6.2 位运算符位运算符 位运算是对二进制的运算。也就是说，其操作数是二进制数。这是与其他运算的主要不同。以下逐一讲述一些主要的位运算符。1 按位取反 功能：把操作对象二进制数的每一位取反，0变成1，1变成0。运算符：示例：如x=01010011x=01010011，y=xy=x，则，则y=10101100y=10101100

18、。2 左位移 功能：把操作对象二进制数的向左移动指定的位，并在右面补上相应的0。格式：要位移的数据要位移的数据 要位移的位数要位移的位数 示例：如x=01010011x=01010011，y=x2y=x 要位移的位数要位移的位数 示例：如x=01010011x=01010011，y=x2y=x2，则，则y=00010100y=00010100。注意，左移会引起数据的变化，具体说，左移一位相当于对原来的数值除以2。左移n位相当于对原来的数值除以2n。4 按位与 功能：当两个操作对象二进制数的相同位都为1时，结果数值的相应位为1，否则为相应位是0。运算符：&格式：数据数据1&1&数据数据2 2 示

19、例：如x=10010010 x=10010010，y=11011110y=11011110，z=x&yz=x&y，则，则z=10000010z=10000010。第24页/共38页5 按位或 功能：当两个操作对象二进制数的相同位都为0时，结果数值的相应位为0，否则为相应位是1。运算符：|格式：数据数据1|1|数据数据2 2 示例：如x=10010010 x=10010010，y=11011110y=11011110，z=x|yz=x|y，则，则z=11111110z=11111110。6 按位异或 功能：当两个操作对象二进制数的相同位的值相同时，结果数值的相应位为0，否则为相应位是1。运算符：

20、格式：数据数据1 1 数据数据2 2 示例：如x=10010010 x=10010010，y=11011110y=11011110，z=xyz=xy，则，则z=01101100z=01101100。第25页/共38页12.7 链表12.7.1 12.7.1 链表概述链表概述 根据前面讲述的知识，要存放较为大量的数据，可以使用数组。但是，使用数组也有一些弊端：其一，数组的大小不能变化。例如，某大学有十个系，其中计算机系的学生数最多，为800人；社会科学系的学生数最少，为300人。我们要用一个数组来存放各个系学生的相关数据，则只能按计算机系的学生数建立一个有800个元素的数组。这样一来，当存放社会

21、科学系的学生数据时，就有500个元素是空的、没用。但仍然占据了内存空间，造成了计算机资源浪费；其二，当某个系的某一学生转系、退学而需要对数组中的对应数据增加或删除时，数组不便操作，比较麻烦，要对大量的数据进行移动。第26页/共38页 由此可见，为了程序设计的方便，我们需要这样一种数据结构：可以方便地对其中的元素增加或减少；当元素增加时占用的存储空间也相应增加，当元素减少时占用的存储空间也相应减少，存储元素的空间不要有浪费。在C语言中，这样的数据结构可以用链表来实现。链表上的每一个连结点叫做“结点”。每一个结点包括两部分：其一是本结点要存储的数据，其二是下一个结点的“地址”。在整个链表中，有两个

22、特殊的结点：链表的第一个元素被称为“首结点”，特点是用特殊的指针指向它，而不是由其它的结点指向它；链表的最后一个元素被称为“尾结点”，特点是它不指向其它结点。实际上它指向其它结点的地址是“NULL”（表示“空”）。所以，一个链表就像一个班的战士组成的队伍，排在最前面的是班长，依此是一个又一个的战士，排在最后的是副班长。由于链表中的结点要有指向其它结点的地址，所以必须使用指针。第27页/共38页 由于链表中的结点要有指向其它结点的地址，所以必须使用指针。因为链表中结点的数据类型可能是包括数值类型、字符类型、数组类型与指针类型。因此，使用结构体十分合适。所以链表中通常使用结构体。这就是为什么我们要

23、在学习了结构体和指针之后才学习链表的原因。我们可以采用如下形式的结构体来说明结点的数据类型：struct nodestruct node char name /*char name /*说明学生的姓名说明学生的姓名*/int number /*int number /*说明学生的房间号说明学生的房间号*/float score /*float score /*说明学生的分数说明学生的分数*/struct node *link /*struct node *link /*指向下一个指向下一个结点的指针结点的指针*/链表中的数据是按照一定的逻辑关系存储的，并不要求必须占据连续的内存空间，因为可以通

24、过指针来访问。第28页/共38页12.7.2 12.7.2 链表的建立链表的建立1 定义指针 要建立链表，必须建立以下三个指针：指向链表首结点的指针。比如使用：pheadphead；指向链表尾结点的指针。比如使用：pendpend；指向链表中新插入结点的指针。比如使用：pnewpnew；当然，指针的名字可以随意起，但其作用就是这三种。用以下语句说明这三个指针：struct node*phead,*pend,*pnewstruct node*phead,*pend,*pnew;第29页/共38页2 建立首结点 (1)malloc()函数 建立首结点要使用malloc()函数。以下先对这一函数作简

25、单的介绍。这一函数的作用是在内存的动态存储区域中分配出一段连续的存储空间。其返回值是一个指针，该指针指向这个存储空间起始地址。如果分配内存空间失败，则返回空指针（NULL）。其使用格式为：void*malloc(unsigned int size)void*malloc(unsigned int size)其中，size指定了使用内存空间的长度。第30页/共38页 (2)建立首结点使用如下语句建立首结点：phead=(struct node*)malloc(sizeof(struct phead=(struct node*)malloc(sizeof(struct node);node);pe

26、nd=phead;/*pend=phead;/*初始时，末尾结点等于首结点初始时，末尾结点等于首结点*/pnew=phead;/*pnew=phead;/*初始时，新结点等于首结点初始时，新结点等于首结点*/3 向首结点输入数据可以通过得到字符的方式向首结点输入数据，如：gets(pnew-name);gets(pnew-name);也可使用输入语句来输入数据，如：scanf(“%d,%f”,&pnew-number,&pnew-scanf(“%d,%f”,&pnew-number,&pnew-score);score);使用如下语句给link赋予NULL：pnew-link=NULL;pne

27、w-link=NULL;第31页/共38页4 建立其他结点 使用以下语句给结点分配空间：pnew=(struct node*)malloc pnew=(struct node*)malloc(sizeof(struct node);(sizeof(struct node);使用如下语句向新的结点赋予数据：gets(pnew-name);gets(pnew-name);scanf(“%d,%f”,&pnew-scanf(“%d,%f”,&pnew-number,&pnew-score);number,&pnew-score);pnew-link=NULL;pnew-link=NULL;把新的结点

28、链接在链表上：pend-link=pnew;pend-link=pnew;调整链表尾指针：pend=pnew;pend=pnew;如果有多个结点，可以重复2.4节的方法直到建立了全部结点。在实际编写程序中，往往使用循环语句。【例12-16】(见课本）第32页/共38页12.7.3 12.7.3 链表的遍历链表的遍历 链表的遍历体现了对链表的查询。如果我们可以把链表中的每一个个结点都经历一遍，当然就可以查询任何一个结点了。链表的遍历的基本思想是：首先找到链表的首结点。然后借助一个指针变量p。首先把链表首结点的地址赋予变量p，输出变量p所指结点的数据；然后把此结点数据中的指针（即下一个结点的地址）

29、赋予变量p；如果不是尾结点，则输入此结点的数据；然后继续移动，直到尾结点的数据输出后结束。【例12-17】(见课本）第33页/共38页12.7.4 12.7.4 删除结点删除结点 要删除链表中的一个结点，并不是删除该结点的数据，而是把该结点从链表的“链”中解脱出来。其基本思想是：如果要在原来有几个结点成如下链接关系：abc de。删除结点b之后，链表就变成了acde。要删除一个结点，首先要查找该结点。删除结点时，还要注意以下几点：要删除的链表是否是空的；要删除的结点是否为首结点。【例12-18】(见课本）第34页/共38页12.7.5 12.7.5 插入结点插入结点 一旦链表被创建，则插入结点

30、是比较容易的。插入的基本思想是：如果要在原来相邻的两个结点a和b之间插入一个新的结点c.，则把结点a中的指针指向c，把结点c中的指针指向b，这样就把结点c插入到了结点a和b之间，链表链接变成了acb。插入时分为几种情况：插入一个空链表、插入一个非空链表的首结点之前，插入一个非空链表的末结点之后或插入一个非空链表的任意结点。1 在一个空链表插入结点 如果插入的链表是空的，可以使用如下程序：【例12-19】(见课本）第35页/共38页2 插入一个非空链表首结点之前 如果插入非空链表的首结点之前，可以使用如下程序：【例12-20】(见课本）3 插入一个非空链表尾结点之后 如果插入非空链表的尾结点之后

31、，可以使用如下例所示的程序。【例12-21】(见课本）第36页/共38页4 插入一个非空链表的某一结点之后 如果插入非空链表的某一尾结点之后，则需要首先寻找这一结点。其思路是：第一步，让指针p0指向要插入的结点，p1指向首结点；第二步，看p0所指向的结点中的数据是否比p1所指向的结点中数据大（如本节所示的例子就是判断p0-numberp1-number是否成立）。若p0的大，则说明要插入的位置还在后面；第三步，把指针p2指向p1所指向的结点，把p1指向下一结点。第四步，把第二步到第四步可循环执行，直到p0所指向的结点中的数据比p1所指向的结点中数据小（就是p0-numberp1-number不成立）。第五步，执行插入操作：使p0的值赋予p2-link，让p2-link指向p0。使p1的值赋予p0-link，让p0-link指向p1。【例12-22】(见课本）第37页/共38页感谢您的欣赏！第38页/共38页