轻松学C之复合数据类型优秀PPT.pptx

第8章复合数据类型前面章节介绍了基本数据类型，但在具体的应用中，这些基本数据类型不能完全满足程序设计的需要。为此，C+引入了复合数据类型，复合数据类型是由几个或许多基本数据类型和复合数据类型构造而成的。本章将见绍几种常用的复合数据类型：结构体、结合、枚举和用户自定义数据类型。8.1 结构体结构体是用于解决在一个数据类型中包含多个数据类型成员的问题，其在现实应用中较为常见。本节将详细见绍结构体及其定义和声明。8.1.1 结构体概述在实际应用中，一组数据往往具有不同的数据类型。例如，在学生的学籍表中，姓名应为字符型；学号可为整型或字符型；年龄应为整型；性别应为字符型；成绩可为整型或实型。这几种数据用基本数据类型表示如图8-1所示。图8-1 基本数据类型表示对于图8-1中的数据，显然不能用一个数组来存放，因为数组中各元素的类型和长度都必须一致。此时就引入了一个新的复合数据类型结构体。结构体的定义如图8-2所示。图8-2 结构体的定义留意：结构体是一种用户自定义的数据类型，因此可以自己为结构体命名。例如，将图8-1中学生学籍表中的5个数据类型组成一个整体，并将其存入结构体中，为该结构体命名为Student后，这5个变量就成为了结构体Student的5个数据成员了，如图8-3所示。图8-3 结构体Student可以看出，在一个结构体Student中可以包含多个不同的数据类型，它与数组有所区别结构体的应用较数组更为广泛。8.1.2 定义结构体类型复合数据类型与基本数据类型有所不同，如图8-4所示。图8-4 复合数据类型与基本数据类型的不同在C+中，用关键字struct来定义结构体，即所有结构体必须先通过struct关键字进行说明其数据成员，其一般形式如图8-5所示。3 引用联合类型成员而结构体成员变量的初始化遵循简单变量或数组的初始化方法。结构体是用于解决在一个数据类型中包含多个数据类型成员的问题，其在现实应用中较为常见。图8-28 类型重定义typedef的一般语法形式在计算机中表述这些信息，需要定义一组整型常量，但是这些常量虽然表达了同一类型的信息，但是在语法上是彼此孤立的个体，而不是一个完整的逻辑整体。在计算机中表述这些信息，需要定义一组整型常量，但是这些常量虽然表达了同一类型的信息，但是在语法上是彼此孤立的个体，而不是一个完整的逻辑整体。程序查找了学生Jack的信息，然后遍历输出了整个链表中所有学生的信息。图8-19 联合声明变量的几种方式例如，在定义一个学生选课表结构体时，需要使用到学生学籍表中的所有数据成员，此时就可以将已定义的Student结构体作为学生选课表结构体Course的一个成员，定义如图8-6所示。相同类型的结构体变量之间可以进行整体赋值。2 引用结构体变量成员而结构体成员变量的初始化遵循简单变量或数组的初始化方法。length=mybox.对于图8-1中的数据，显然不能用一个数组来存放，因为数组中各元素的类型和长度都必须一致。图8-13 三种方式引用结构体的成员变量图8-5 定义结构体留意：一个结构体中的成员变量不能重名。结构体也可以嵌套定义，即在结构体的定义中，不但可以包含基本数据类型，还可以包含已定义的结构体数据类型。例如，在定义一个学生选课表结构体时，需要使用到学生学籍表中的所有数据成员，此时就可以将已定义的Student结构体作为学生选课表结构体Course的一个成员，定义如图8-6所示。图8-6 结构体Course结构体嵌套定义的好处：声明一个结构体时，结构体中的成员数目不宜过多，若成员数目过多不宜管理。建议将一个成员数目多的结构体进行分解。8.1.3 声明结构体变量在定义结构体类型完成后，该结构体类型包含了哪些成员变量，其长度和类型都已经定义好了，接下来就可以使用该类型声明具体的结构体变量了。例如，构造一个结构体类型Student，并声明一个该结构体类型的变量Stu，可以有几种方法来实现，如图8-7所示。图8-7 声明结构体变量的几种方法第4种方法中通过Student Stu即可完成结构体变量Stu的声明。此处的Student是一个具体的结构体类型名，它能够唯一地标识这种结构体类型。因此，可用它来定义变量，如同使用int、char一样，不需再写关键字struct。有关typedef关键字的说明在后续章节中将具体介绍。8.2 结构体的应用定义结构体类型和声明结构体变量后，就可以在具体程序中使用该结构体了。一般来说，在使用前可以为结构体变量赋初值，以便在程序中引用结构体成员变量。8.2.1 初始化结构体变量结构体变量的初始化方式与数组类似，分别给结构体的成员变量以初始值。而结构体成员变量的初始化遵循简单变量或数组的初始化方法。根据8.1.3节声明结构体变量的不同方法，初始化变量的形式也有多种。例如，下列语句对上述结构体类型struct Student声明的变量Stu进行初始化，如图8-8所示。图8-8 初始化结构体变量留意：对结构体变量进行赋初值时，C+编译程序按每个成员在结构体中的顺序一一对应赋初值，不允许跳过前面的成员给后面的成员赋初值。同样地，其他几种在定义结构体类型的同时声明变量的初始化方法类似，只需直接将初始化列表写入结构体变量后，以一对“”包围起来即可。此外，C+允许只给前面的若干成员赋初值，对于后面未赋初值的成员，系统自动赋默认的初值。例如，如果将上述初始化语句改写为：“struct Student Stu=张三;”，那么该结构体变量Stu中各成员变量对应的值如图8-9所示。图8-9 默认初值相同类型的结构体变量之间可以进行整体赋值。例如mybox和yourbox都是box类型结构体定义的变量，它们之间可以进行整体赋值。struct box int length;/长 int width;/宽 int height;/高;struct box mybox,yourbox;mybox.length=10;mybox.width=19;mybox.heigth=15;yourbox=mybox;代码说明：“yourbox=mybox;”等价于下面的语句：yourbox.length=mybox.length;yourbox.width=mybox.width;yourbox.heigth=mybox.heigth;8.2.2 引用结构体变量成员由于结构体变量由多个不同类型的成员变量组成，因此在具体程序中需引用其中的成员变量。C+中引用结构体变量中的成员的基本形式如图8-10所示。图8-10 引用结构体变量的基本形式8.2.3 结构体指针结构体指针是指声明一个指针变量来指向一个结构体数据类型。在C+中，指向结构体变量的指针的一般定义形式如图8-11所示。图8-11 结构体指针定义的一般形式常用指针形式来引用结构体中的成员变量，其形式如图8-12所示。图8-12 指针形式引用结构体中的成员变量形式【示例8-1】下面程序定义了一个结构体类型Student，及其变量Stu和指向结构体Student的指针p，在主程序中通过三种方式引用该结构体的成员变量，实现代码及结果如图8-13所示。图8-13 三种方式引用结构体的成员变量8.2.4 结构体数组除了变量可以是结构体类型外，数组的元素也可以是结构体类型，因此可以构成结构型数组。结构体数组的每一个元素都是具有相同结构类型的结构变量。在实际应用中，经常用结构体数组来表示具有相同数据结构的一个群体。例如，学生学籍表中需要保存50个学生的姓名、学号、年龄、性别和成绩等信息，而一个结构体变量只能保存一个学生的这些信息，此时就可以通过定义结构体数组来实现。结构体数组的定义与结构体变量的声明类似，实现代码如图8-14所示。图8-14 定义结构体数组此外，结构体数组的赋初值可以在定义数组的同时进行，每一个数组元素都包含结构体的所有成员变量。【示例8-2】下面程序对一个包含两个元素的结构体数组进行初始化后将其输出，实现代码及结果如图8-15所示。图8-15 结构体数组实例阐明：结构体类型的定义和结构体变量、数组的声明既可以放在主函数main()中，也可以放在外面。由于结构体变量由多个不同类型的成员变量组成，因此在具体程序中需引用其中的成员变量。C+中引用结构体变量中的成员的基本形式如图8-16所示。对于图8-1中的数据，显然不能用一个数组来存放，因为数组中各元素的类型和长度都必须一致。在日常生活中，会遇到很多集合类问题，其所描述的状态为有限几个。相同类型的结构体变量之间可以进行整体赋值。图8-12 指针形式引用结构体中的成员变量形式而结构体成员变量的初始化遵循简单变量或数组的初始化方法。length=mybox.枚举数据类型也是C+中常见的一种复合数据类型。复合数据类型与基本数据类型有所不同，如图8-4所示。例如，在定义一个学生选课表结构体时，需要使用到学生学籍表中的所有数据成员，此时就可以将已定义的Student结构体作为学生选课表结构体Course的一个成员，定义如图8-6所示。例如，在学生的学籍表中，姓名应为字符型；天气有晴、多云、阴、雨等几种状态。一般来说，在使用前可以为结构体变量赋初值，以便在程序中引用结构体成员变量。例如，如果将上述初始化语句改写为：“struct Student Stu=张三;”，那么该结构体变量Stu中各成员变量对应的值如图8-9所示。例如，在定义一个学生选课表结构体时，需要使用到学生学籍表中的所有数据成员，此时就可以将已定义的Student结构体作为学生选课表结构体Course的一个成员，定义如图8-6所示。程序代码如图8-32所示，程序的运行效果如图8-33所示。而结构体成员变量的初始化遵循简单变量或数组的初始化方法。留意：联合体类型的变量中存储的内容是最后被写进去的值。图8-16 结构体变量成员的引用8.2.5 结构体和数组的比较由于结构体和数组都是复合类型，它们有很多相似的地方，也有各自的特点。表8-1对二者进行了详细的比较。表8-1 结构体和数组操作操作数数组结构体构体算算术运算运算否否赋值运算运算否是输入入输出出否（除了字符数组）否比比较运算运算否否参数参数传递只能引用传递值传递和引用传递函数返回函数返回值否是8.3 结合联合也称共用体Union），可以看成一种特殊的结构。与结构体一样，联合可以包括多个数据类型。但在联合中，各种数据类型在内存中占据同一地址。本节将详细讲解联合的声明定义与引用。8.3.1 定义联合类型联合与结构体有一些相似之处，但两者有本质上的不同，如图8-17所示。图8-17 结构体与联合的本质区别在C+中，联合数据类型的声明与结构体基本相同，区别在于其声明关键字为union。因此，定义一个联合数据类型的语法形式如图8-18所示。图8-18 定义联合类型8.3.2 声明联合变量联合数据类型定义完成之后，就可以在具体程序中声明该类型的变量。与结构体数据类型变量的声明类似，联合变量的声明也有几种方式，如图8-19所示。图8-19 联合声明变量的几种方式留意：上述4种方法声明的联合变量Stu1和Stu2都是完全相同的，在存储空间上，其成员变量共享一个内存空间。8.3.3 引用联合类型成员与结构体成员变量的引用类似，定义了联合变量和指向该联合的指针变量后，联合变量中每个成员的引用有三种形式，如图8-20所示。图8-20 联合变量中每个成员的引用形式【示例8-3】下面程序定义了一个联合数据类型，并声明了该类型的变量和指针，接收用户从键盘上的输入后将变量的成员变量值输出，其实现代码及结果如图8-21所示。图8-21 三种方式引用联合变量的成员图8-20的结果图可以看出，程序接收用户输入的“张三后，将其存储到联合变量Stu的第一个成员Name中，而其他成员变量则没有值，因此输出Number成员的值是一个无意义的值，这是由联合数据类型的特征决定的。留意：联合体类型的变量中存储的内容是最后被写进去的值。8.4 枚举枚举数据类型也是C+中常见的一种复合数据类型。枚举将现实生活中表示同一种类型的各个常量融合为一个整体，以便在具体程序中统一调用。本节将详细介绍枚举类型的定义声明和引用。8.4.1 定义枚举类型在日常生活中，会遇到很多集合类问题，其所描述的状态为有限几个。例如，考试的结果有优秀、良好、中等、及格和不及格5种；天气有晴、多云、阴、雨等几种状态。在计算机中表述这些信息，需要定义一组整型常量，但是这些常量虽然表达了同一类型的信息，但是在语法上是彼此孤立的个体，而不是一个完整的逻辑整体。枚举类型的引入解决了将孤立的常量融合为一个逻辑整体的问题。例如，将考试的结果用枚举类型来实现，该类型就包含了5个常量，如图8-22所示。图8-22 枚举类型在C+中，枚举数据类型的定义与结构体和联合类似，其一般形式如图8-23所示。图8-23 定义枚举数据类型此外，还可以为枚举常量指定其对应的整型常量数值，如为枚举常量you指定值1，为枚举常量liang指定为2等。如果在给定枚举常量的时候不指定其对应的整数常量值系统将自动为每一个枚举常量设定对应的整数常量值，如图8-24所示。图8-24 系统自动为枚举常量设定整形常量值图8-23的结果图中，C+编译器自动为其指定从0开始的值。而当用户指定其中的一个枚举常量值后，其后的所有常量都在前一个常量值基础上加1，如图8-25所示。图8-25 用户指定其中的一个枚举常量值提示：在具体程序中使用枚举常量要注意哦！8.4.2 声明枚举变量定义了枚举类型后，就可以接着声明枚举类型的变量了。与结构体变量和联合变量的定义类似，枚举类型的变量声明需要先定义枚举类型，一般有两种方式，如图8-26所示。图8-26 声明枚举变量的两种方式8.4.3 引用枚举变量成员在具体程序中引用枚举变量可将其指定为某个枚举常量。事实上，枚举类型的实质是整数集合。因此，枚举变量成员的引用类似于整型类型变量的引用，并可以与整数类型的数据之间进行类型转换。【示例8-4】下面程序声明几个枚举变量和指针，并为其赋初值，实现枚举变量成员值之间的算术运算，其实现代码及结果如图8-27所示。图8-27 枚举变量实例8.5 用户自定义数据类型用户自定义数据类型是指C+允许用户定义符合具体要求的数据类型，包括前面讲解的基本数据类型，都可以进行类型重定义，这是体现C+灵活性的一个地方。为了解决用户自定义数据类型名称的需求，C+引入类型重定义语句typedef，其可以为数据类型定义新的类型名称，从而丰富数据类型所包含的属性信息。在C+中，类型重定义typedef的一般语法形式如图8-28所示。图8-28 类型重定义typedef的一般语法形式【示例8-5】下面程序使用类型重定义typedef定义了多个类型。其在实际程序中与基本数据类型和复合数据类型的使用方式相同，实现代码及结果如图8-29所示。图8-29 用户自定义数据类型实例8.6 综合实例在本节中，将列举一些典型的例子，讲解如何运用结构体来定义和使用复杂的数据。【示例8-6】三角形的类型判断和面积计算。三角形是比较简单的二维几何图形，具有边长、角度等属性。在程序中可以利用一个结构体来表示三角形。在有关的图形计算中，常常需要对三角形进行计算和处理，这些处理可以转变成针对三角形结构体的处理。下面的程序，要求用户输入三角形的三条边长，判断三角形的类型，并求出三角形的面积。示例代码如图8-30所示，运行结果如图8-31所示。图8-30 三角形类型判断示例代码图8-31 运行结果【示例8-7】下面的程序创建了一个链表，用来存储一个班级的学生数据。程序查找了学生Jack的信息，然后遍历输出了整个链表中所有学生的信息。程序代码如图8-32所示，程序的运行效果如图8-33所示。图8-32 链表示例图8-33 运行效果8.6 小结本章重点讲解了C+中结构体、联合和枚举等几种复合数据类型的声明定义和引用。并且通过示例详细讲解了其使用。此外，还讲解了常用的typedef重定义语句。谢谢谢谢