c语言基础-第17章
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示把该区域用于何种数据类型。（类型说明符*）表示把返回值强制转换为该类型指针。“size”是一个无符号数。例如： pc=（char *） malloc （100）； 表示分配100个字节的内存空间，并强制转换为字符数组类型， 函数的返回值为指向该字符数组的指针， 把该指针赋予指针变量pc。
2。分配内存空间函数 calloc
calloc 也用于分配内存空间。调用形式： （类型说明符*）calloc（n；size） 功能：在内存动态存储区中分配n块长度为“size”字节的连续区域。函数的返回值为该区域的首地址。（类型说明符*）用于强制类型转换。calloc函数与malloc 函数的区别仅在于一次可以分配n块区域。例如： ps=（struet stu*） calloc（2；sizeof （struct stu））； 其中的sizeof（struct stu）是求stu的结构长度。因此该语句的意思是：按stu的长度分配2块连续区域，强制转换为stu类型，并把其首地址赋予指针变量ps。
3。释放内存空间函数free
调用形式： free（void*ptr）； 功能：释放ptr所指向的一块内存空间，ptr 是一个任意类型的指针变量，它指向被释放区域的首地址。被释放区应是由malloc或calloc函数所分配的区域：＇例7。9＇分配一块区域，输入一个学生数据。
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=％dnName=％sn〃；ps…》num；ps…》name）；
printf（〃Sex=％cnScore=％fn〃；ps…》sex；ps…》score）；
free（ps）；
｝
本例中，定义了结构stu，定义了stu类型指针变量ps。 然后分配一块stu大内存区，并把首地址赋予ps，使ps指向该区域。再以ps为指向结构的指针变量对各成员赋值，并用printf 输出各成员值。最后用free函数释放ps指向的内存空间。 整个程序包含了申请内存空间、使用内存空间、释放内存空间三个步骤， 实现存储空间的动态分配。链表的概念在例7。9中采用了动态分配的办法为一个结构分配内存空间。每一次分配一块空间可用来存放一个学生的数据， 我们可称之为一个结点。有多少个学生就应该申请分配多少块内存空间， 也就是说要建立多少个结点。当然用结构数组也可以完成上述工作， 但如果预先不能准确把握学生人数，也就无法确定数组大小。 而且当学生留级、退学之后也不能把该元素占用的空间从数组中释放出来。 用动态存储的方法可以很好地解决这些问题。 有一个学生就分配一个结点，无须预先确定学生的准确人数，某学生退学， 可删去该结点，并释放该结点占用的存储空间。从而节约了宝贵的内存资源。 另一方面，用数组的方法必须占用一块连续的内存区域。 而使用动态分配时，每个结点之间可以是不连续的（结点内是连续的）。 结点之间的联系可以用指针实现。 即在结点结构中定义一个成员项用来存放下一结点的首地址，这个用于存放地址的成员，常把它称为指针域。可在第一个结点的指针域内存入第二个结点的首地址， 在第二个结点的指针域内又存放第三个结点的首地址， 如此串连下去直到最后一个结点。最后一个结点因无后续结点连接，其指针域可赋为0。这样一种连接方式，在数据结构中称为“链表”。图7。3为链表的示意图。
在图7。3中，第0个结点称为头结点， 它存放有第一个结点的首地址，它没有数据，只是一个指针变量。 以下的每个结点都分为两个域，一个是数据域，存放各种实际的数据，如学号num，姓名name，性别sex和成绩score等。另一个域为指针域， 存放下一结点的首地址。链表中的每一个结点都是同一种结构类型。例如， 一个存放学生学号和成绩的结点应为以下结构：
struct stu
｛ int num；
int score；
struct stu *next；
｝
前两个成员项组成数据域，后一个成员项next构成指针域， 它是一个指向stu类型结构的指针变量。链表的基本操作对链表的主要操作有以下几种：
1。建立链表；
2。结构的查找与输出；
3。插入一个结点；
4。删除一个结点；
下面通过例题来说明这些操作。
＇例7。10＇建立一个三个结点的链表，存放学生数据。 为简单起见， 我们假定学生数据结构中只有学号和年龄两项。
可编写一个建立链表的函数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；inum；&pb…》age）；
if（i0）
pf=head=pb；
else pf…》next=pb；
pb…》next=NULL；
pf=pb；
｝
return（head）；
｝
在函数外首先用宏定义对三个符号常量作了定义。这里用TYPE表示struct stu，用LEN表示sizeof（struct stu）主要的目的是为了在以下程序内减少书写并使阅读更加方便。结构stu定义为外部类型，程序中的各个函数均可使用该定义。
creat函数用于建立一个有n个结点的链表，它是一个指针函数，它返回的指针指向stu结构。在creat函数内定义了三个stu结构的指针变量。head为头指针，pf 为指向两相邻结点的前一结点的指针变量。pb为后一结点的指针变量。在for语句内，用malloc函数建立长度与stu长度相等的空间作为一结点，首地址赋予pb。然后输入结点数据。如果当前结点为第一结点（i0），则把pb值 （该结点指针）赋予head和pf。如非第一结点，则把pb值赋予pf 所指结点的指针域成员next。而pb所指结点为当前的最后结点，其指针域赋NULL。 再把pb值赋予pf以作下一次循环准备。
creat函数的形参n，表示所建链表的结点数，作为for语句的循环次数。图7。4表示了creat函数的执行过程。
＇例7。11＇写一个函数，在链表中按学号查找该结点。
TYPE * search （TYPE *head；int n）
｛
TYPE *p；
int i；
p=head；
while （p…》num！=n && p…》next！=NULL）
p=p…》next； /* 不是要找的结点后移一步*/
if （p…》numn） return （p）；
if （p…》num！=n&& p…》nextNULL）
printf （〃Node ％d has not been found！n〃；n
｝
本函数中使用的符号常量TYPE与例7。10的宏定义相同，等于struct stu。函数有两个形参，head是指向链表的指针变量，n为要查找的学号。进入while语句，逐个检查结点的num成员是否等于n，如果不等于n且指针域不等于NULL（不是最后结点）则后移一个结点，继续循环。如找到该结点则返回结点指针。 如循环结束仍未找到该结点则输出“未找到”的提示信息。
＇例7。12＇写一个函数，删除链表中的指定结点。删除一个结点有两种情况：
1。 被删除结点是第一个结点。这种情况只需使head指向第二个结点即可。即head=pb…》next。其过程如图7。5所示。
2。 被删结点不是第一个结点，这种情况使被删结点的前一结点指向被删结点的后一结点即可。即pf…》next=pb…》next。其过程如图7。6所示。
函数编程如下：
TYPE * delete（TYPE * head；int num）
｛
TYPE *pf；*pb；
if（headNULL） /*如为空表， 输出提示信息*/
｛ printf（〃nempty list！n〃）；
goto end；｝
pb=head；
while （pb…》num！=num && pb…》next！=NULL）
/*当不是要删除的结点，而且也不是最后一个结点时，继续循环*/
｛pf=pb；pb=pb…》next；｝/*pf指向当前结点，pb指向下一结点*/
if（pb…》numnum）
｛if（pbhead） head=pb…》next；
/*如找到被删结点，且为第一结点，则使head指向第二个结点，
否则使pf所指结点的指针指向下一结点*/
else pf…》next=pb…》next；
free（pb）；
printf（〃The node is deletedn〃）；｝
else
printf（〃The node not been foud！n〃）；
end：
return head；
｝
函数有两个形参，head为指向链表第一结点的指针变量，num删结点的学号。 首先判断链表是否为空，为空则不可能有被删结点。若不为空，则使pb指针指向链表的第一个结点。进入while语句后逐个查找被删结点。找到被删结点之后再看是否为第一结点，若是则使head指向第二结点（即把第一结点从链中删去），否则使被删结点的前一结点（pf所指）指向被删结点的后一结点（被删结点的指针域所指）。如若循环结束未找到要删的结点， 则输出“末找到”的提示信息。最后返回head值。
＇例7。13＇写一个函数，在链表中指定位置插入一个结点。在一个链表的指定位置插入结点， 要求链表本身必须是已按某种规律排好序的。例如，在学生数据链表中， 要求学号顺序插入一个结点。设被插结点的指针为pi。 可在三种不同情况下插入。
1。 原表是空表，只需使head指向被插结点即可。见图7。7（a）
2。 被插结点值最小，应插入第一结点之前。这种情况下使head指向被插结点，被插结点的指针域指向原来的第一结点则可。即：pi…》next=pb；
head=pi； 见图7。7（b）
3。 在其它位置插入，见图7。7（c）。这种情况下，使插入位置的前一结点的指针域指向被插结点，使被插结点的指针域指向插入位置的后一结点。即为：pi…》next=pb；pf…》next=pi；
4。 在表末插入，见图7。7（d）。这种情况下使原表末结点指针域指向被插结点，被插结点指针域置为NULL。即：
pb…》next=pi；
pi…》next=NULL； TYPE * insert（TYPE * head；TYPE *pi）
｛
TYPE *pf；*pb；
pb=head；
if（headNULL） /*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…》numnum）
｛if（headpb）head=pi；/*在第一结点之前插入*/
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；｝
本函数有两个形参均为指针变量，head指向链表，pi 指向被插结点。函数中首先判断链表是否为空，为空则使head指向被插结点。表若不空，则用while语句循环查找插入位置。找到之后再判断是否在第一结点之前插入，若是则使head 指向被插结点被插结点指针域指向原第一结点，否则在其它位置插入， 若插入的结点大于表中所有结点，则在表末插入。本函数返回一个指针， 是链表的头指针。 当插入的位置在第一个结点之前时， 插入的新结点成为链表的第一个结点，因此head的值也有了改变， 故需要把这个指针返回主调函数。
＇例7。14＇将以上建立链表，删除结点，插入结点的函数组织在一起，再建一个输出全部结点的函数，然后用main函数调用它们。
#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；inum；&pb…》age）；
if（i0）
pf=head=pb；
else pf…》next=pb；
pb…》next=NULL；
pf=pb；
｝
return（head）；
｝
TYPE * delete（TYPE * head；int num）
｛
TYPE *pf；*pb；
if（headNULL）
｛ printf（〃nempty list！n〃）；
goto end；｝
pb=head；
while （pb…》num！=num && pb…》next！=NULL）
｛pf=pb；pb=pb…》next；｝
if（pb…》numnum）
｛ if（pbhead） head=pb…》next；
else pf…》next=pb…》next；
printf（〃The node is deletedn〃）； ｝
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（headNULL）
｛ head=pi；
pi…》next=NULL； ｝
else
｛
while（（pi…》num》pb…》num）&&（pb…》next！=NULL））
｛ pf=pb；
pb=pb…》next； ｝
if（pi…》numnum）
｛ if（headpb） head=pi；
else pf…》next=pi；
pi…》next=pb； ｝
else
｛ pb…》next=pi；
pi…》next=NULL； ｝
｝
return head；
｝
void print（TYPE * head）
｛
printf（〃NumberttAgen〃）；
while（head！=NULL）
｛
printf（〃％dtt％dn〃；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函数用于输出链表中各个结点数据域值。函数的形参head的初值指向链表第一个结点。在while语句中，输出结点值后，head值被改变，指向下一结点。若保留头指针head， 则应另设一个指针变量，把head值赋予它，再用它来替代head。在main函数中，n为建立结点的数目， num为待删结点的数据域值；head为指向链表的头指针，pnum为指向待插结点的指针。 main函数中各行的意义是：
第六行输入所建链表的结点数；
第七行调creat函数建立链表并把头指针返回给head；
第八行调print函数输出链表；
第十行输入待删结点的学号；
第十一行调delete函数删除一个结点；
第十二行调print函数输出链表；
第十四行调malloc函数分配一个结点的内存空间， 并把其地址赋予pnum；
第十五行输入待插入结点的数据域值；
第十六行调insert函数插入pnum所指的结点；
第十七行再次调print函数输出链表。
从运行结果看，首先建立起3个结点的链表，并输出其值；再删103号结点，只剩下105，108号结点；又输入106号结点数据， 插入后链表中的结点为105，106，108。联合“联合”也是一种构造类型的数据结构。 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。
在实际问题中有很多这样的例子。 例如在学校的教师和学生中填写以下表格： 姓 名 年 龄 职 业 单位 “职业”一项可分为“教师”和“学生”两类。 对“单位”一项学生应填入班级编号，教师应填入某系某教研室。 班级可用整型量表示，教研室只能用字符类型。 要求把这两种类型不同的数据都填入“单位”这个变量中， 就必须把“单位”定义为包含整型和字符型数组这两种类型的“联合”�
