Лекция 14
Определение структурных переменныхСтруктура объединяет логически связанные данные разных типов. Структурный тип данных определяется следующим описанием: struct имя_структуры {
Описание_элементов
}; Пример: struct dinner {
char *place;
float cost;
struct dinner *next;
}; Структурная переменная описывается с помощью переменной структурного типа. Примеры: struct dinner week_days [7]; /* массив структур */
struct dinner best_one; /* одна структурная переменная */
struct dinner *p; /* указатель на структурную переменную */ Структура, запись в терминологии языка Паскаль и Ада, - это составной объект, в который входят компоненты любых типов, за исключением функций. В отличие от массива, который является однородным объектом, структура может быть неоднородной. Тип структуры указывается записью вида struct {
список описаний
} имя; В структуре должен быть указан хотя бы один компонент. Указатель типа структуры используется для определения структур. Определения структур имеют следующий вид: где тип-данных указывает тип структуры для объектов, определяемых в описателях. В своей простейшей форме описатели представляют собой обычные имена переменных, массивов, указателей и функций. Например, с помощью определения struct {
double x,y;
} a,b,c[9]; переменные a и b определяются как структуры, каждая из которых состоит из двух компонентов - x и y. Переменная c определяется как массив из девяти таких структур. Из определения struct {
int year;
short int month, day;
} date1,date2; следует, что каждая из двух переменных date1, date2 состоит из трех компонентов: year, month, day. С типом структуры может быть ассоциировано имя, которое задается описанием типа в форме typedef struct {
список описаний
} имя-типа-структуры; Спецификатор typedef (определяет класс памяти) позволяет нам создать свое собственное имя типа. Это напоминает директиву #define, но со следующими тремя изменениями: - В отличие от #define спецификатор typedef дает символические имена, но ограничивается только типами данных.
- Спецификатор typedef выполняется компилятором, а не препроцессором.
- В своих пределах спецификатор typedef более гибок, чем #define.
В дальнейшем эти имена могут использоваться для определения структур. Ниже приведен пример описания типа структуры с именем employee: typedef struct {
char name[30];
int id;
dept d;
family f;
} employee; где слова dept, family указывают типы, а именно типы структур, предварительно определенные пользователем. Тип структуры employee может быть использован для определения переменных. Например, определение employee chairperson, president, e1, e2; описывает переменные chairperson, president, e1, e2 как структуры типа employee. Существует и другой способ ассоциирования имени с типом структуры. Этот способ основан на применении меток структуры. Метки структуры аналогичны меткам перечисляемого типа. Метка структуры описывается следующим образом: struct метка{
список описаний
} где метка является идентификатором. В приведенном ниже примере слово student описывается как метка структуры: struct student {
char name[25];
int id,age;
char sex;
}; Метки структуры используются для определения структур записью вида struct метка список-идентификаторов; Использование меток структуры необходимо для описания рекурсивных структур, так как одного только оператора typedef недостаточно. В приведенном ниже примере описания рекурсивной метки структуры struct node {
int data;
struct node *next;
}; метка структуры node действительно является рекурсивной, так как она используется в своем собственном описании, т.е. в описании указателя next. Из-за наличия знака * переменная next описана как указатель на объекты типа node. Структуры не могут быть прямо рекурсивными. Структура типа S не может содержать компонент, являющийся структурой типа S. Однако структура типа S может содержать компонент, указывающий на структуру типа S.
Доступ к компонентам структурыТакой доступ осуществляется с помощью специального обозначения для выделенного компонента, имеющего следующий вид: где s является именем структуры или значением структуры с компонентом c. s может быть выражением, дающим в результате значение структуры. Например, s может быть вызовом функции со структурой в качестве ее значения. К компонентам определенной выше структуры date1 можно обратиться, указав их обозначения: date1.year
date1.month
date1.day Поля битов в структурахПоле битов - это элемент структуры, определенный как некоторое число бит, обычно меньшее, чем число бит в целом числе. Поля битов предназначены для экономного размещения в памяти данных небольшого диапазона. Пример: struct bfeg {
unsigned int bf_flg1 : 10;
unsigned int bf_flg2 : 6;
}; Данная структура описывает 10-битовое поле, которое для вычислений преобразуется в значение типа unsigned int, и 6-битовое поле, которое обрабатывается как значение типа unsigned int. ОбъединенияОбъединение описывает переменную, которая может иметь любой тип из некоторого множества типов. Определение объединенного типа данных аналогично определению структурного типа данных: union имя_объединения {
Описания_элементов
}; Пример: union bigword {
long bg_long;
char *bg_char [4];
}; Данные типа union bigword занимают память, необходимую для размещения наибольшего из своих элементов, и выравниваются в памяти к границе, удовлетворяющей ограничениям по адресации как для типа long, так и для типа char *[4]. Описание переменной объединенного типа: Пример: union bigword x;
union bigword *p;
union bigword a[100]; ПеречисленияДанные перечислимого типа относятся к некоторому ограниченному множеству данных. Определение перечислимого типа данных: enum имя_перечислимого_типа {
Список_значений
}; Каждое значение данного перечислимого типа задается идентификатором. Пример: enum color {
red, green, yellow
}; Описание переменной перечислимого типа: enum color chair;
enum color suite [40]; Использование переменной перечислимого типа в выражении. Пример: chair = red;
suite[5] != yellow;
Переменные структурыВ языках, таких как Ада и Паскаль, имеется тип данных, называемых переменная запись, объекты которой содержат набор одних и тех же компонентов плюс компоненты, не являющиеся общими для всех остальных объектов. В языке Си также имеется тип данных, подобный переменной записи, называемой переменной структурой, которая может быть реализована с использованием комбинации структуры и объединения. В общем случае переменные структуры будут состоять из трех частей: набора общих компонентов, метки активного компонента и части с меняющимися компонентами. Общая форма переменной структуры имеет следующий вид: struct {
общие компоненты;
метка активного компонента;
union {
описание компонента 1
описание компонента 2
...
описание компонента n
} идентификатор;
} Ниже приведен пример определения переменной структуры health_record: struct {
/* общая информация */
char name[25];
int age;
char sex;
/* метка активного компонента */
marital_status ms;
/* переменная часть */
union {
/* холост */
/* нет компонентов */
/* женат */
struct {
char marriage_date[8];
char spouse_name[25];
int no_children;
}
/* разведен */
char date_divorced[8];
} marital_info;
} health_record; где тип marital_status, т.е. тип метки активного компонента ms, описан как typedef enum {SINGLE, MARRIED, DIVORCED}
marital_status; Ниже приведены несколько примеров ссылки на компоненты переменной структуры: health_record.name
health_record.ms
health_record.marital_info.marriage_date Указатели и структурыРассмотрим метку структуры student, описание которой было дано выше как struct student {
char name[25];
int id, age;
char sex;
} Указатель new_student определен как struct student *new_student; Предположим, что память выделена таким образом, чтобы new_student указывал на объект student. Тогда на компоненты этого объекта можно ссылаться следующим образом: (*new_student).name
(*new_student).id
(*new_student).age
(*new_student).sex Поскольку указатели часто используются для указания на структуры, в языке Си специально для ссылок на компоненты таких структур введен оператор выбора стрелка вправо ->. Например, ссылки на вышеприведенные компоненты структуры можно записать с использованием оператора стрелки вправо -> как: new_student->name
new_student->id
new_student->age
new_student->sex Массив структурПроцесс описания массива структур совершенно аналогичен описанию любого другого типа массива: struct book libry[MAXBKS]; Этот оператор объявляет libry массивом, состоящим из MAXBKS-элементов. Каждый элемент массива представляет собой структуру типа book. Таким образом, libry[0] является book-структурой, libry[1] - второй book-структурой и т.д. Определение элементов массива структур. При определении элементов массива структур мы применяем те же самые правила, которые используются для отдельных структур: сопровождаем имя структуры операцией получения элемента и имени элемента: libry[0].value value - первый элемент массива
libry[4].title title - пятый элемент массива
Переименование типовФормат typedef старый_тип новый_тип Примеры: typedef long large;
/* определяется тип large, эквивалентный типу long */
typedef char *string;
/* тип string, эквивалентен типу char* */ Переименование типов используется для введения осмысленных или сокращенных имен типов, что повышает понятность программ, и для улучшения переносимости программ (имена одного типа данных могут различаться на разных ЭВМ). Пример: /* Реализован алгоритм, который позволяет определить
строки матриц, состоящие из одинаковых целых,
расположенных в различных столбцах. Используются
двумерные массивы и структуры. Сначала выполняется
сортировка строк по возрастанию. Отсортированные
строки сравниваются и выводятся на экран номера
одинаковых строк */
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#define n 4 /*количество строк */
#define m 4 /*количество столбцов*/
typedef struct mas{int i,i1;} mas;
int m1[n][m]; /*исходный массив*/
struct mas{int i,i1;};
mas a[n*2];
/*массив типа mas, где будут лежать одинаковые
строки, a[1].i и a[1].i1 - одинаковые строки*/
void main()
{
clrscr();
int i,j;
randomize();
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<m;j++)
m1[i][j]=random(2);
/*случайным образом в массив заносим целые*/
for(i=0;i<n;i++) {
printf("\n %d) ",i);
for(int j=0;j<m;j++)
printf(" %d",m1[i][j]);
}
int min, p;
/* индекс минимального элемента после s-го элемента
i-ой строки сортировка строк массива по возрастанию */
for(i=0;i<n;i++) { /* i-сортировка i-ой строки */
for(int s=0;s<m-1;s++) {
min=m1[i][s+1];
for(int j=s;j<m;j++)
if(m1[i][j]<=min) {
min=m1[i][j];p=j;
}
/* запоминаем минимальный элемент в ряду после
s-го элемента */
if(m1[i][s]>=min) {
m1[i][p]=m1[i][s];m1[i][s]=min;
}
/* меняем местами s-й и p-й элемент,если
s-й > p-го(минимального) */
}
}
printf("\n");
for(i=0;i<n;i++) {
printf("\n %d) ",i);
for(int j=0;j<m;j++)
printf(" %d",m1[i][j]);
/* выводим отсортированный массив */
}
int s,k=0;
/*сколько элементов в i-й строке совпадают с элементами i1 строки*/
/*сколько строк совпали*/
int i1;
for(i=0;i<n-1;i++) /* верхняя строка i */
for(i1=i+1;i1<n;i1++) { /* нижняя строка i1 */
s=0;
for(int j=0;j<m;j++)
/* сравнение идет по j-му столбцу */
if(m1[i][j]==m1[i1][j]) s++;
/* если соответствующие элементы в i-й и i1-й строки совпадают то кол-во совпавших увеличивается на 1 */
if(s==m) {a[k].i=i;a[k].i1=i1;k++;}
/* если все элементы i-й и i1-й строки совпали, то они одинаковые */
}
printf("\n Совпадающие строки :");
for(i=0;i<k;i++)
printf("\n %d и %d",a[i].i,a[i].i1);
/* распечатываем a[i].i-ю и a[i].i1-ю совпадающую
строку */
getch();
}
|