数据结构（Day15）

一、学习内容

结构体位域

#include <myhead.h>typedef struct
{int a:2;short b:1;char c:1;
}m1;typedef struct
{char a:3;short b:7;int c:10;
}m2;
int main(int argc, const char *argv[])
{printf("%ld\n",sizeof(m1));printf("%ld\n",sizeof(m2));return 0;
}

共用体（union）
- 概念
  - 与结构体一样，自定义类型，允许在同一内存上存储不同类型的变量，但是多个变量一次只能使用或者赋值一个变量，多个变量共享内存空间。
- 作用
  - 节约内存空间，多个变量共享一个内存空间。
- 定义格式
  - union EUM { 类型1 成员1；类型2 成员2；类型3 成员3； }；
- 共用体注意事项
  - 内存占用，所有基础成员中最大的成员所占大小就是联合体内存大小。
  - 赋值或者使用时，一次只能赋值或者使用一个成员变量。
- 共用体初始化
  - ```
   #include <myhead.h>union EMU
  {int age;char a;short b;double c;
  };int main(int argc, const char *argv[])
  {union EMU www;www.age = 200;www.a  ='W';www.b = 10;www.c = 120;printf("www.age = %d\n",www.age);//第一个赋值可以输出printf("www.a = %c\n",www.a);//第一个被第二个覆盖掉printf("www.b = %d\n",www.b);//第二个被第三个覆盖掉printf("www.c = %lf\n",www.c);//第三个被第四个覆盖掉return 0;
  }
```
枚举
- 枚举实际就是枚举常量
- 定义格式
  - 枚举常量：定义格式： enum 枚举名 { 成员1，成员2，成员3，成员4 }；
    - 枚举成员直接使用，不需要结构体或者联合体那样引用。
    - 默认第一个成员是0，如果给第一个成员赋值，后面成员依次累加1
- 枚举的初始化
数据结构绪论
- 概念
  - 数据的组织方式，施加在数据上的一组操作，（增删改查等）
- 数据
  - 能被计算机识别存储处理的符号集合
    - 数据分为数值类型和非数值类型
    - 数值：int a,123,float b;等我们熟知的变量和常量都是数值数据。
    - 非数值：mp3，光盘，磁带，电影视频。
- 数据对象
  - 多个数据对象构成了数据
    - 例如：24081班，24071班，24091班都属于数据对象，构成上海中心属于数据。
- 数据元素
  - 多个数据元素构成了数据对象
    - 例如：24081班有27个（学生）数据元素。
- 数据项
  - 数据元素的最小组成单位
    - 例如：数据元素张震有两条腿，有耳朵，有嘴，这些都是组成数据元素的最小单位。
    - 数据>数据对象>数据元素>数据项
    - 数据元素是组成数据的基本单位，数据项是数据的最小单位。
- 数据结构体分为逻辑结构和物理结构体
  - 数据结构
    - 逻辑结构
      - 集合结构：数据元素之间没有关系
      - 线性结构：数据元素一对一的关系
      - 树形结构：数据元素一对多的关系
      - 图形结构：数据元素多对多的关系
    - 物理结构（真实的结构）
      - 顺序存储
        
        逻辑相邻的元素物理上也相邻
      - 链式存储
        
        逻辑相邻的元素物理上不一定相邻
      - 散列存储
        
        哈希存储，数据元素的存储和哈希函数和关键字有关（了解）
      - 索引存储
        
        在存储数据元素时建立一个索引表，以便快速查找
- 顺序存储和链式存储的区别
  - - 顺序存储必须占用连续的内存空间。
    - 链式存储内存空间连续与否均可。
    - 链式存储时节点体积较小，可以充分利用内存碎片。
    - 相同节点个数的顺序存储和链式存储，链式存储占用内存较多。
    - 链式存储和顺序存储都有优缺点，不能单纯的认为链式或者顺序存储较好。
线性表（部分）
- 例如：顺序表，顺序栈，顺序队列，顺序串，单链表，双链表，循环链表都属于线性表。
  - - 第一个元素没有前驱最后一个元素没有后继。
    - 中间的元素都有唯一的前驱和唯一的后继，元素之间一对一关系。
- 顺序表
  - 概念
    - 数据元素之间采用顺序存储的方式。
    - 数据元素之间占用连续的内存空间。
    - 采用数组存储顺序表。
- 实现方式
  - - 借助数组来存储顺序表。
    - 数组长度固定
    - 顺序表长度可变。
    - 顺序表长度<=数组长度。
- 顺序表的组成
  - 顺序表借助数组来存储，封装结构体时需要封装数组。
  - 顺序表长度不固定，所以还需要封装计数器，统计顺序表元素个数。
  - 结构体内部成员data和len，不能直接使用，必须使用指针L来引用成员。
脑图

二、作业

1.定义结构体数组存储5个学生的信息：姓名，年龄，性别

定义函数实现输入，要求形参使用结构体指针接收

函数实现5个学生年龄排序(注意对年龄排序时，交换的是所有信息)

定义函数实现输出，要求形参使用结构体指针接收

代码解答：

#include <myhead.h>// 定义学生结构体，包含姓名、年龄和性别
typedef struct {char name[20];  // 存储学生的姓名，最大长度 20int age;        // 存储学生的年龄char sex[10];   // 存储学生的性别，最大长度 10，考虑 "female" 等情况
} stu, *sstu;// 输入学生信息函数，参数为指向学生结构体数组的指针
int input_stu(sstu S) {for (int i = 0; i < 5; i++) {// 输入学生的姓名printf("请输入学生的名字：");fgets(S[i].name, sizeof(S[i].name), stdin);S[i].name[strcspn(S[i].name, "\n")] = 0; // 移除 fgets 读取的换行符// 输入学生的年龄printf("请输入学生的年龄：");scanf("%d", &S[i].age);// 输入学生的性别printf("请输入学生性别：");scanf("%s", S[i].sex);// 吃掉输入缓冲区中的多余换行符，避免下次 fgets 读取到它getchar();printf("\n");}return 0;
}// 输出学生信息函数，参数为指向学生结构体数组的指针
int output_stu(sstu S) {for (int i = 0; i < 5; i++) {// 打印学生的姓名、年龄和性别信息printf("%s\t%d\t%s\n", S[i].name, S[i].age, S[i].sex);}return 0;
}// 根据年龄对学生进行排序的函数，参数为指向学生结构体数组的指针
int sort_stu(sstu S) {stu temp; // 用于临时存储学生信息的变量// 冒泡排序，按年龄从小到大排序for (int i = 0; i < 5 - 1; i++) {for (int j = 0; j < 5 - i - 1; j++) {if (S[j].age > S[j + 1].age) {// 交换两个学生的所有信息temp = S[j];S[j] = S[j + 1];S[j + 1] = temp;}}}return 0;
}// 主函数
int main(int argc, const char *argv[]) {// 动态分配内存，存储 5 个学生的结构体数组sstu S = (sstu)malloc(sizeof(stu) * 5); // 强制转换 malloc 返回的 void* 类型为 sstu 类型// 调用输入函数，输入 5 个学生的信息input_stu(S);// 调用排序函数，按年龄排序sort_stu(S);// 调用输出函数，输出排序后的学生信息output_stu(S);// 释放之前分配的动态内存，避免内存泄漏free(S);S = NULL; // 防止悬空指针return 0;
}

结果展现：

2.定义小车结构体，存储名称、价钱、颜色。定义两个变量a,b，初始化，实现ab互换。

代码解答：

#include <myhead.h>// 定义小车结构体，包含名称、价钱和颜色
typedef struct {char name[20];   // 小车的名称float price;     // 小车的价格char color[10];  // 小车的颜色
} car;int main() {// 定义两个小车变量 a 和 bcar a = {"Toyota", 20000.0, "Red"};   // 初始化 acar b = {"BMW", 18000.0, "Blue"};   // 初始化 b// 打印互换前的小车信息printf("交换前:\n");printf("a: %s, %.2f, %s\n", a.name, a.price, a.color);printf("b: %s, %.2f, %s\n", b.name, b.price, b.color);// 互换 a 和 b 的信息car temp = a;a = b;b = temp;// 打印互换后的小车信息printf("\n交换后:\n");printf("a: %s, %.2f, %s\n", a.name, a.price, a.color);printf("b: %s, %.2f, %s\n", b.name, b.price, b.color);return 0;
}