第一部分、指针及其应用

一.指针及其应用

1、指针、引用和取值

什么是指针?什么是内存地址?什么叫做指针的取值?指针是一个存储计算机内存地址的变量。从指针指向的内存读取数据称作指针的取值。指针可以指向某些具体类型的变量地址,例如int、long和double。指针也可以是void类型、NULL指针和未初始化指针。

根据出现的位置不同,操作符 * 既可以用来声明一个指针变量,也可以用作指针的取值。当用在声明一个变量时,*表示这里声明了一个指针。其它情况用到*表示指针的取值。

&是地址操作符,用来引用一个内存地址。通过在变量名字前使用&操作符,我们可以得到该变量的内存地址。

2、指针和数组

C语言的数组表示一段连续的内存空间,用来存储多个特定类型的对象。与之相反,指针用来存储单个内存地址。数组和指针不是同一种结构因此不可以互相转换。而数组变量指向了数组的第一个元素的内存地址。

一个数组变量是一个常量。即使指针变量指向同样的地址或者一个不同的数组,也不能把指针赋值给数组变量。也不可以将一个数组变量赋值给另一个数组。然而,可以把一个数组变量赋值给指针,这一点似乎让人感到费解。把数组变量赋值给指针时,实际上是把指向数组第一个元素的地址赋给指针。

3、指针与结构体

就像数组一样,指向结构体的指针存储了结构体第一个元素的内存地址。与数组指针一样,结构体的指针必须声明和结构体类型保持一致,或者声明为void类型。

 

 

第二部分、静态内存分配和动态内存分配

一.为什么用动态内存分配

我们未学习链表的时候,如果要存储数量比较多的同类型或同结构的数据的时候,总是使用一个数组。比如说我们要存储一个班级学生的某科分数,总是定义一个float型(存在0.5分)数组:
float score[30];
但是,在使用数组的时候,总有一个问题困扰着我们:数组应该有多大?
在很多的情况下,你并不能确定要使用多大的数组,比如上例,你可能并不知道该班级的学生的人数,那么你就要把数组定义得足够大。这样,你的程序在运行时就申请了固定大小的你认为足够大的内存空间。即使你知道该班级的学生数,但是如果因为某种特殊原因人数有增加或者减少,你又必须重新去修改程序,扩大数组的存储范围。这种分配固定大小的内存分配方法称之为静态内存分配。但是这种内存分配的方法存在比较严重的缺陷,特别是处理某些问题时:在大多数情况下会浪费大量的内存空间,在少数情况下,当你定义的数组不够大时,可能引起下标越界错误,甚至导致严重后果。
那么有没有其它的方法来解决这样的外呢体呢?有,那就是动态内存分配。
所谓动态内存分配就是指在程序执行的过程中动态地分配或者回收存储空间的分配内存的方法。动态内存分配不象数组等静态内存分配方法那样需要预先分配存储空间,而是由系统根据程序的需要即时分配,且分配的大小就是程序要求的大小。从以上动、静态内存分配比较可以知道动态内存分配相对于静态内存分配的特点:
1、不需要预先分配存储空间;
2、分配的空间可以根据程序的需要扩大或缩小。

 

 

 

二.如何实现动态内存废及其管理

要实现根据程序的需要动态分配存储空间,就必须用到以下几个函数
1、malloc函数
malloc函数的原型为:
void *malloc (unsigned int size)
其作用是在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。其参数是一个无符号整形数,返回值是一个指向所分配的连续存储域的起始地址的指针。还有一点必须注意的是,当函数未能成功分配存储空间(如内存不足)就会返回一个NULL指针。所以在调用该函数时应该检测返回值是否为NULL并执行相应的操作。

 

三.单链表的建立

有了动态内存分配的基础,要实现链表就不难了。链表由一系列不必在内存中相连的结构组成。每一个结构均含有表元素和指向包含该元素后继元的结构指针。我们称之为next指针。最后一个单元的next指针指向NULL;该值由C定义并且不能与其它指针混淆。ANSI C规定NULL为零。
指针变量是包含存储另外某个数据的地址的变量。因此,如果P被声明为指向一个结构的指针,那么存储在P中的值就被解释为内存中的一个位置,在该位置能够找到一个结构。该结构的一个域可以通过P->FileName访问,其中FileName是我们要考察的域的名字。如图1所示,这个表含有五个结构,恰好在内存中分配给它们的位置分别是1000,800,712,992和692。第一个结构的指针含有值800,它提供了第二个结构所在的位置。其余每个结构也都有一个指针用于类似的目的。当然,为了访问该表,我们需要知道在哪里能够找到第一个单元


进入界面:

wKiom1c4SRji1jjuAAAgo56TBcw133.png

打开文件:

wKioL1c4Sf3SK17NAAAh8yT5f28581.png

保存文件:

wKioL1c4Sf7iug1OAAAVKKNqs1Y467.png

添加学生成绩:

wKiom1c4SRmCo_mhAAAYhKxIVCo558.png

修改学生成绩:

wKioL1c4Sf7xHgxZAAAUegFb1nM124.png

删除学生成绩:

wKioL1c4Sf-id1muAAAUJeBIBr8609.png

查询个人成绩:

wKioL1c4Sf_RNBeCAAAYE3Hruhg181.png

查询班级成绩:

wKioL1c4Sf-RicRqAAAhfU5Ocfg803.png

查询全校成绩:

wKiom1c4SRqS4Kv7AAAf_mdrCuw098.png

退出系统:

wKioL1c4SgDTlczUAAAZtQb5z7g294.png

wKioL1c4SgDz2KCDAAAWAp7THQ8667.png


源代码

/*

*学生信息管理程序,

*管理学生的个人信息及各科成绩;

*/

#include <stdio.h>  

#include <conio.h>  

#include <string.h>  

#include <stdlib.h>  

    

  

typedef struct Node Node;  

  

//定义成绩信息节点

//分别为语文、数学、英语和总成绩;

 

struct Score  

{  

    int chinese,math,english,sum;  

};  

 

//定义学生信息节点

//分别为姓名、班级、学号、成绩和指向下一个节点的指针

//定义了4个全局变量,头节点,和临时节点变量;

 

struct Node  

{  

    char name[20],classs[20],number[20];  

    struct Score score;  

    struct Node* next;  

}*head,*u,*p,*q;  

  

  //定义多个学生的学生个数及各科平均成绩优秀率及格率;

int n,C,M,E,Cj,Cy,Mj,My,Ej,Ey;  

char num[20];  

  

//进入菜单函数

void Welcome()  

{  

    printf("\t\t      # # # # # # # # # # # # # # # # #\n");  

    printf("\t\t      #   欢迎您使用学生成绩管理系统 #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      #         1.读取文件           #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      #         2.保存文件           #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      #         3.添加学生成绩       #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      #         4.修改学生成绩       #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      #         5.删除学生成绩       #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      #         6.查询个人成绩       #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      #         7.查询本班成绩       #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      #         8.查询全校成绩       #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      #         9.退出管理系统       #\n");  

    printf("\t\t      #                              #\n");  

    printf("\t\t      # # # # # # # # # # # # # # # # #\n\n");  

    printf("\t\t       请输入指令:(1-9) ");  

}  

//构造节点函数

Node* new_node(Node* uu)  

{  

    uu = (Node*)malloc(sizeof(Node));  

    uu->next = NULL;  

    return uu;  

}  

//添加学生信息

void Add()  

{  

//新建一个节点;

    u = new_node(u);  

    printf("\n请输入您要加入的学生的信息:\n");  

    printf("\n姓名: ");  

    scanf("%s",u->name);  

    printf("\n班级: ");  

    scanf("%s",u->classs);  

    printf("\n学号: ");  

    scanf("%s",u->number);  

    printf("\n语文、数学、英语成绩: ");  

    scanf("%d%d%d",&u->score.chinese,&u->score.math,&u->score.english);  

//计算总成绩;

    u->score.sum = u->score.chinese + u->score.math + u->score.english;  

//采用头插法将新节点的尾指针指向第二个节点(掰开)

    u->next = head->next;  

//将新节点放在头节点后面;

    head->next = u;  

    printf("\n--->添加成功!\n");  

}  

//根据学号修改信息

//和查找函数一样,依次从第二个节点开始遍历,如果找到这更新

void Mod()  

{  

    n = 0;  

    printf("\n请输入您要修改的学号: ");  

    scanf("%s",num);  

    for(u = head; u != NULL;u = u->next)  

    {  

        if(strcmp(u->number,num) == 0)  

        {  

            n = 1;  

            printf("\n请输入新的语文、数学、英语成绩: ");  

            scanf("%d%d%d",&u->score.chinese,&u->score.math,&u->score.english);  

            u->score.sum = u->score.chinese + u->score.math + u->score.english;  

            printf("\n--->修改成功!\n");  

            break;  

        }  

    }  

    if(!n)  

        printf("\n--->没有这个学生的信息!\n");  

}  

//根据学号删除学生信息,

//从头节点开始遍历,如果找到这删除此节点;

void Del()  

{  

    n = 0;  

    printf("\n请输入您要删除的学生的学号: ");  

    scanf("%s",num);  

    for(u = head; u != NULL;u = u->next)  

    {  

        if(strcmp(u->number,num) == 0)  

        {  

            n = 1;  

            p->next = u->next;  

            free(u);  

            printf("\n--->删除成功!\n");  

            break;  

        }  

        p = u;  

    }  

    if(!n)  

        printf("\n--->没有这个学生的信息!\n");  

}  

void Sort()  

{  

    int i,j;  

//记录学生总数;

    n = 0;  

    for(u = head->next; u != NULL;u = u->next)  

        n++;  

//采用冒泡法对各个节点按班级升序和总成绩降序排列

    for(i=1;i<=n;i++)  

    {  

        u = head;  

        for(j=0;j<n-i;j++)  

        {  

            p = u->next;  

            q = p->next;  

            if(strcmp(p->classs,q->classs) > 0 || strcmp(p->classs,q->classs) == 0 && p->score.sum < q->score.sum)  

            {  

                u->next = q;  

                p->next = q->next;  

                q->next = p;  

            }  

            u = u->next;  

        }  

    }  

}  

//按学号查找某一学生成绩;

void Que_One()  

{  

//标志变量,记录是否查找成功;

    n = 0;  

    printf("\n请输入您要查询的学生的学号: ");  

    scanf("%s",num);  

//从第二个节点开始遍历,直到最后一个节点为止;

    for(u = head->next; u != NULL;u = u->next)  

    {  

//如果当前节点学号与要查找学号一致这输出此学生信息;

        if(strcmp(u->number,num) == 0)  

        {  

            n = 1;  

            printf("\n");  

            puts("班级       姓名          语文  数学  英语 总成绩");  

            printf("%-11s%-15s",u->classs,u->name);  

            printf("%-6d%-6d%-6d%-6d\n",u->score.chinese,u->score.math,u->score.english,u->score.sum);  

            break;  

        }  

    }  

    if(!n)  

        printf("\n--->没有这个学生的信息!\n");  

}  

void Analyze_Sco(Node *uu)  

{  

//对查找到的节点进行求各科平均成绩

//求优秀率及格率;

    C += uu->score.chinese;  

    M += uu->score.math;  

    E += uu->score.english;  

    if(uu->score.chinese >= 60)  

        Cj++;  

    if(uu->score.chinese >= 90)  

        Cy++;  

    if(uu->score.math >= 60)  

        Mj++;  

    if(uu->score.math >= 90)  

        My++;  

    if(uu->score.english >= 60)  

        Ej++;  

    if(uu->score.english >= 90)  

        Ey++;  

}  

//打印各科平均成绩及格率优秀率

 

 

void Print_Sco()  

{  

    printf("语文平均成绩: %-6.2f, 及格率: %%%-6.2f , 优秀率: %%%-6.2f.\n\n",(float)C/n,(float)100*Cj/n,(float)100*Cy/n);  

    printf("数学平均成绩: %-6.2f, 及格率: %%%-6.2f , 优秀率: %%%-6.2f.\n\n",(float)M/n,(float)100*Mj/n,(float)100*My/n);  

    printf("英语平均成绩: %-6.2f, 及格率: %%%-6.2f , 优秀率: %%%-6.2f.\n\n",(float)E/n,(float)100*Ej/n,(float)100*Ey/n);  

}  

//查找某一班级所以学生的信息;

void Que_Cla()  

{  

//对链表节点排序;

    Sort();  

    n = C = M = E = Cj = Cy = Mj = My = Ej = Ey = 0;  

    printf("\n请输入您要查询的班级: ");  

    scanf("%s",num);  

    printf("\n");  

    for(u = head->next; u != NULL;u = u->next)  

    {  

//不是该班的学生则跳过;

        if(strcmp(u->classs,num))  

            continue;  

//如果是第一个学生则打印头信息

        if(!n)  

            puts("学号       姓名          语文  数学  英语 总成绩");  

        n++;  

        printf("%-11s%-15s",u->number,u->name);  

        printf("%-6d%-6d%-6d%-d\n",u->score.chinese,u->score.math,u->score.english,u->score.sum);  

        Analyze_Sco(u);  

    }  

    if(!n)  

    {  

        printf("没有这个班级的学生信息!\n");  

        return ;  

    }  

//打印该班级学生的各个成绩的特征值;

    printf("\n该班共有学生 %d .\n\n",n);  

    Print_Sco();  

  

}  

//打印全校所以学生的信息

//具体情况同打印班级学生信息;

void Que_All()  

{  

    Sort();  

    n = C = M = E = Cj = Cy = Mj = My = Ej = Ey = 0;  

    printf("\n");  

    if(head->next == NULL)  

    {  

        printf("--->没有学生信息!\n");  

        return ;  

    }  

    puts("班级        学号        姓名          语文  数学  英语 总成绩");  

    for(u = head->next; u != NULL;u = u->next)  

    {  

        n++;  

        printf("%-12s%-12s%-15s",u->classs,u->number,u->name);  

        printf("%-6d%-6d%-6d%-d\n",u->score.chinese,u->score.math,u->score.english,u->score.sum);  

        Analyze_Sco(u);  

    }  

    printf("\n全校共有学生 %d .\n\n",n);  

    Print_Sco();  

}  

//保存文件;

void Save()  

{  

    char c;  

    printf("\n确认保存?(Y/N): ");  

    scanf("%*c%c",&c);  

    if(c == 'N')  

        return ;  

    FILE *fp;  

    if((fp=fopen("C:\\data.txt","w"))==NULL)  

    {  

        printf("\n--->无法打开文件\n");  

        return ;  

    }  

//写入数据表头信息;

    fputs("班级       学号       姓名          语文  数学  英语 总成绩",fp);  

    if(head->next != NULL)  

        fputs("\n",fp);  

//从头节点开始依次写入文件;

    for(u = head->next; u != NULL;u = u->next)  

    {  

        fprintf(fp,"%-11s%-11s%-15s",u->classs,u->number,u->name);  

        fprintf(fp,"%-6d%-6d%-6d%-d",u->score.chinese,u->score.math,u->score.english,u->score.sum);  

        if(u->next != NULL)  

            fprintf(fp,"\n");  

    }  

    fclose(fp);  

    printf("\n--->成绩成功存入C:\\\\data.txt\n");  

}  

//读取文件;

void Open()  

{  

    printf("\n请把数据放到目录C:\\\\data.txt,按任意键确认.\n");  

    getch();  

    FILE *fp;

//c盘根目录下读取文件;

    if((fp=fopen("C:\\data.txt","r"))==NULL)  

    {  

        printf("\n--->没有找到文件!\n");  

        return ;  

    }  

    char tmp[100];  

//读取65个菜单头字符存入tem字符数组中;

    fgets(tmp,66,fp);  

 

//读到文件结尾处跳出循环;

    while(!feof(fp))  

    {  

        u = new_node(u);  

        fscanf(fp,"%s%s%s",u->classs,u->number,u->name);  

        fscanf(fp,"%d%d%d%d",&u->score.chinese,&u->score.math,&u->score.english,&u->score.sum);

//头插法建立链表;

        u->next = head->next;  

        head->next = u;  

    }  

    printf("\n--->成绩读入成功!\n");  

    fclose(fp);  

}  

//退出程序

void Exi()  

{  

    char c;  

    printf("\n确定退出?(Y/N): ");  

    scanf("%*c%c",&c);  

    if(c == 'N')  

        return ;  

//打印结束语;

    system("cls");  

    printf("\n\n");  

    printf("\t\t\t     %c %c %c %c %c %c %c %c %c\n",4,4,4,4,4,4,4,4,4);  

    printf("\t\t\t     %c 谢谢使用 %c\n",4,4);  

    printf("\t\t\t     %c %c %c %c %c %c %c %c %c\n",4,4,4,4,4,4,4,4,4);  

    printf("\t\t\t                          Thank you!\n\n\n");  

    exit(0);  

}  

int main()  

{  

//存储指令的变量

    int orz;  

//设置系统文本颜色

    system("color 0B");  

//新建一个学生信息头节点;

    head = new_node(head);  

    while(1)  

    {  

//显示菜单、

        Welcome();  

//接收用户命令、

        scanf("%d",&orz);  

//调用系统函数清屏;

        system("cls");  

        switch(orz)  

        {  

//根据指令进入相应菜单选项

            case 1:Open();break;  

            case 2:Save();break;  

            case 3:Add();break;  

            case 4:Mod();break;  

            case 5:Del();break;  

            case 6:Que_One();break;  

            case 7:Que_Cla();break;  

            case 8:Que_All();break;  

            case 9:Exi();break;  

            default :printf("\n--->无效的指令!\n");  

        }  

        printf("\n");

//执行系统函数

        system("pause");  

        system("cls");  

    }  

    return 0;  

}