C語言程序設(shè)計(jì) 教案 第8章 結(jié)構(gòu)體和共用體

C語言程序設(shè)計(jì)教案第8章結(jié)構(gòu)體和共用體授課內(nèi)容第8章結(jié)構(gòu)體和共用體任課教師授課形式理實(shí)一體任課班級(jí)教學(xué)方法本節(jié)采用以教師為主導(dǎo)，在教學(xué)過程中同時(shí)采用提問法、討論法和互動(dòng)式教學(xué)方法。教學(xué)重點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)體和共用體的概念。（2）結(jié)構(gòu)體變量的引用和初始化的方法。（3）了解枚舉類型的概念。教學(xué)難點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)體數(shù)組的基本應(yīng)用。（2）枚舉類型的基本應(yīng)用。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)（1）熟練掌握結(jié)構(gòu)體的定義和應(yīng)用。（2）熟練掌握共用體的定義和應(yīng)用。技能目標(biāo)（1）具備使用結(jié)構(gòu)體處理信息的能力。（2）具備使用共用體處理信息的能力。素質(zhì)目標(biāo)（1）通過結(jié)構(gòu)體的學(xué)習(xí)，讓同學(xué)們明白每一個(gè)集體都需要每個(gè)成員遵守相應(yīng)的規(guī)則。（2）通過結(jié)構(gòu)體的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)同學(xué)們細(xì)致鉆研的學(xué)風(fēng)、求真務(wù)實(shí)的品德。（3）通過共用體的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)同學(xué)們之間互幫互助，常懷感恩之心。思政目標(biāo)教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容：教學(xué)過程：復(fù)習(xí)舊課導(dǎo)出新課講授新課8.1結(jié)構(gòu)體8.1.1結(jié)構(gòu)體類型變量的定義與引用1.結(jié)構(gòu)體概述前面的課程學(xué)習(xí)了一些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型（整型、實(shí)型、字符型）的定義和應(yīng)用，還學(xué)習(xí)了數(shù)組（一維、二維）的定義和應(yīng)用，這些數(shù)據(jù)類型的特點(diǎn)是：要定義某一特定數(shù)據(jù)類型，就限定該類型變量的存儲(chǔ)特性和取值范圍。對(duì)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型來說，既可以定義單個(gè)變量，也可以定義數(shù)組。而數(shù)組的全部元素都具有相同的數(shù)據(jù)類型，或者說是相同數(shù)據(jù)類型的一個(gè)集合。在日常生活中，我們會(huì)遇到一些需要填寫的登記表，例如，住宿表、成績(jī)表、通信地址等。在這些表中，填寫的數(shù)據(jù)是不能用同一種數(shù)據(jù)類型來描述，在住宿表中通常會(huì)登記上姓名、性別、身份證號(hào)碼等；在通信地址表中會(huì)填寫姓名、郵箱地址、電話號(hào)碼等項(xiàng)目。這些表中集合了各種數(shù)據(jù)，無法用前面學(xué)過的任何一種數(shù)據(jù)類型完全描述，因此C語言引入一種能集中表示不同數(shù)據(jù)類型于一體的數(shù)據(jù)類型——結(jié)構(gòu)體類型。由一系列具有相同類型或不同類型的數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合，被稱為結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)體是這些元素的集合，這些元素稱為結(jié)構(gòu)體的成員。結(jié)構(gòu)體類型的變量可以擁有不同數(shù)據(jù)類型成員，是不同數(shù)據(jù)類型成員的集合?！敖Y(jié)構(gòu)體”是用同一個(gè)名字引用的相關(guān)變量的集合。結(jié)構(gòu)體中可包含多種不同類型數(shù)據(jù)的變量，這些不同類型數(shù)據(jù)的變量稱為結(jié)構(gòu)體的“成員”，每一個(gè)成員可以是一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型或者又是一個(gè)構(gòu)造類型。2.結(jié)構(gòu)體類型的定義每個(gè)結(jié)構(gòu)體有一個(gè)名字，稱為結(jié)構(gòu)體名，所有成員都組織在該名字之下。一個(gè)結(jié)構(gòu)體由若干成員組成，它是組成結(jié)構(gòu)體的要素，每個(gè)成員的數(shù)據(jù)類型可以不同，也可以相同。每個(gè)成員有自己的名字，稱為結(jié)構(gòu)體成員名。結(jié)構(gòu)體類型的定義的一般格式如下：struct結(jié)構(gòu)體名稱{數(shù)據(jù)類型成員1的名字;數(shù)據(jù)類型成員2的名字;數(shù)據(jù)類型成員3的名字;……};結(jié)構(gòu)體名是由用戶指定的，又稱“結(jié)構(gòu)體標(biāo)記”，符合標(biāo)識(shí)符命名規(guī)范。大括號(hào)內(nèi)是該結(jié)構(gòu)體所包含的子項(xiàng)，即結(jié)構(gòu)體成員。3.結(jié)構(gòu)體變量的定義結(jié)構(gòu)體類型定義好后，只定義了一個(gè)變量的類型，系統(tǒng)并沒有給變量分配存儲(chǔ)空間，還需要給結(jié)構(gòu)體定義變量，結(jié)構(gòu)體變量的定義方法有以下3種方式：（1）間接定義。此方法中，需要先定義結(jié)構(gòu)體類型，再定義結(jié)構(gòu)體變量。例如，要定義日期結(jié)構(gòu)體變量，需要先定義好一個(gè)名為date的結(jié)構(gòu)體類型，再定義兩個(gè)名為date1，date2的結(jié)構(gòu)體變量。（2）直接定義。此方法中，定義結(jié)構(gòu)體類型的同時(shí)定義結(jié)構(gòu)體類型變量。4.結(jié)構(gòu)體類型變量的引用定義了結(jié)構(gòu)體變量后，可以引用該變量。要對(duì)結(jié)構(gòu)體變量進(jìn)行賦值、存取或運(yùn)算，實(shí)質(zhì)上是對(duì)結(jié)構(gòu)體成員的操作。訪問結(jié)構(gòu)體變量的成員，需要使用“成員運(yùn)算符”（也稱為“圓點(diǎn)運(yùn)算符”），其一般形式如下：結(jié)構(gòu)體類型變量名.成員名例如，已定義了date為struct類型的結(jié)構(gòu)體變量，則date.year表示date變量中year成員，在程序中可以用date.year=2022;對(duì)變量的成員賦值。5.結(jié)構(gòu)體類型變量的初始化在定義結(jié)構(gòu)體變量的同時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行賦值，即對(duì)其初始化。結(jié)構(gòu)體類型變量的初始化一般格式如下：struct結(jié)構(gòu)體名結(jié)構(gòu)體變量名={初始數(shù)據(jù)};其中，數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間用逗號(hào)隔開；數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)要與被賦值的結(jié)構(gòu)體成員的個(gè)數(shù)相等；數(shù)據(jù)類型要與相應(yīng)結(jié)構(gòu)體成員的數(shù)據(jù)類型一致。由于結(jié)構(gòu)體類型變量匯集了各類不同數(shù)據(jù)類型的成員，所以結(jié)構(gòu)體類型變量的初始化就略顯復(fù)雜。（1）一次性給結(jié)構(gòu)體變量的成員賦初值。由于每一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量都有一組成員，這就如同數(shù)組有若干個(gè)元素一樣，所以這種賦值方式有點(diǎn)像數(shù)組的賦值，將成員值用“{”和“}”括起來。（2）分散性地給結(jié)構(gòu)體變量的成員賦值。可以用運(yùn)算符操縱結(jié)構(gòu)體成員對(duì)其賦值。8.1.2結(jié)構(gòu)體數(shù)組一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量中可存放一組數(shù)據(jù)。若一個(gè)班級(jí)有30個(gè)學(xué)生，則這30個(gè)學(xué)生的信息都可以用結(jié)構(gòu)體變量來表示，它們具有相同的數(shù)據(jù)類型，因此，可以用數(shù)組來表示，這就是結(jié)構(gòu)體數(shù)組。結(jié)構(gòu)體數(shù)組中每個(gè)數(shù)組元素都是一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型的變量，它們都分別包括各個(gè)成員項(xiàng)。1.結(jié)構(gòu)體數(shù)組的定義結(jié)構(gòu)體數(shù)組必須先定義，后引用。其定義形式與定義結(jié)構(gòu)體變量的方法類似，只需說明其為數(shù)組即可。structstu{ intnum; charname[30]; charsex; intage; floatscore;}s[30]; 定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組s，共有30個(gè)元素，s[0]~s[29]，每個(gè)元素都具有structstu的結(jié)構(gòu)形式。2.結(jié)構(gòu)體數(shù)組的初始化結(jié)構(gòu)體數(shù)組也可在定義的同時(shí)進(jìn)行賦值，即對(duì)其進(jìn)行初始化。例如，structstus[30]={{202101,"Wangyan",'M',18,89},{202102,"Lishan",'M',18,95},{202101,"Zhanghai",'F',18,78}};表示對(duì)結(jié)構(gòu)體數(shù)組s[30]的前3個(gè)元素進(jìn)行初始化，其他未被指定初始化的數(shù)值型數(shù)組元素成員被系統(tǒng)初始化為0，字符型數(shù)組元素成員被系統(tǒng)初始化為'\0'。3.結(jié)構(gòu)體數(shù)組應(yīng)用8.1.3結(jié)構(gòu)體指針結(jié)構(gòu)體指針是指向結(jié)構(gòu)體變量的指針，該指針變量的值就是結(jié)構(gòu)體變量的起始地址，其目標(biāo)變量是一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量。1.指向結(jié)構(gòu)體變量的指針指向結(jié)構(gòu)體變量的指針變量的基類型必須與結(jié)構(gòu)體變量的類型相同。例如，structstu*p;，定義指針變量p，指向structstu類型的變量。p并沒有指向一個(gè)確定的存儲(chǔ)單元，其值是一個(gè)隨機(jī)值。為使p指向一個(gè)確定的存儲(chǔ)單元，需要對(duì)指針變量進(jìn)行初始化。例如，structstu*p=&s1;，定義指針p，指向結(jié)構(gòu)體變量s1。C語言規(guī)定了兩種用于訪問結(jié)構(gòu)體成員的運(yùn)算符，一種是成員運(yùn)算符，也稱圓點(diǎn)運(yùn)算符；另一種是指向運(yùn)算符，也稱箭頭運(yùn)算符，其一般格式如下：指向結(jié)構(gòu)體的指針變量名->成員名例如，p->202207;使用指針p訪問結(jié)構(gòu)體成員。2.指向結(jié)構(gòu)體數(shù)組的指針指向結(jié)構(gòu)體對(duì)象的指針變量既可指向結(jié)構(gòu)體變量，也可指向結(jié)構(gòu)體數(shù)組中的元素。例如，定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組s[3]，語句structstus[3],*p;p=s;可使結(jié)構(gòu)體指針p指向該結(jié)構(gòu)體數(shù)組的首地址。3.結(jié)構(gòu)體指針的應(yīng)用8.2共用體、枚舉和typedef類型定義8.2.1共用體1.共用體類型的定義共用體也稱為聯(lián)合體，是一種將不同類型的數(shù)據(jù)組織在一起共同占用同一段內(nèi)存的構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。同樣都是將不同類型的數(shù)據(jù)組織在一起，但它與結(jié)構(gòu)體不同的是，共用體是從同一起始地址開始存放成員的值，即讓所有成員共享同一段內(nèi)存單元。共用體與結(jié)構(gòu)體的類型聲明方法類似，只是使用關(guān)鍵數(shù)union。一般格式如下：union共用體名{ 數(shù)據(jù)類型 成員1的名字; 數(shù)據(jù)類型 成員2的名字; 數(shù)據(jù)類型 成員3的名字;……};2.共用體變量的定義共用體變量的定義與結(jié)構(gòu)體變量的定義方式類似，也有3種方法。（1）先定義共用體類型后定義共用體變量。（2）在定義共用體類型的同時(shí)定義結(jié)構(gòu)變量。這種定義方法是在定義出共用體類型的同時(shí)直接定義所需變量，好處是可以簡(jiǎn)化語句。（3）直接定義共用體變量?？梢允÷越Y(jié)構(gòu)體類型名來定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型。3.共用體成員的引用及初始化對(duì)共用體變量的使用是通過對(duì)其成員的引用實(shí)現(xiàn)的，引用共用體變量成員一般格式如下：共用體變量名.成員名例如，x.b=10;給共用體變量x的成員b賦值為10。在使用共用體類型數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意以下4個(gè)特點(diǎn)。（1）共用體變量與結(jié)構(gòu)體變量不同的是，不能在定義的同時(shí)初始化，但可對(duì)第一個(gè)成員賦初值。例如，uniondatax={'A'};只為第一個(gè)成員賦初值，是合法的。uniondatax={'A',10,23.5};為全部成員賦值是錯(cuò)誤的，因?yàn)楦鞒蓡T共用同一空間。（2）對(duì)于一個(gè)共用體變量來說，每次只能給一個(gè)成員賦值，不能同時(shí)給多個(gè)成員賦值。共用體變量的所有成員的首地址都相同，并且等于共用體變量的地址。（3）對(duì)共用體任何一個(gè)成員賦值都會(huì)導(dǎo)致共享區(qū)域數(shù)據(jù)發(fā)生變化，所以共用體只能保證有一個(gè)成員的值是有效的。（4）在共用體中，同一個(gè)內(nèi)存段可用來存放幾種不同類型的成員，但每一次只能存放其中一種，而不是同時(shí)存放所有的類型。也就是說，共用體變量中起作用的成員是最后一次存放的成員，在存入一個(gè)新的成員后原有的成員就會(huì)失去作用。8.2.2枚舉類型若一個(gè)變量只有幾種可能的取值，則可以將其定義為枚舉類型。所謂“枚舉”是指將變量可能的值一一列舉出來，枚舉變量的取值只限于枚舉常量范圍之內(nèi)。1.枚舉類型的定義枚舉類型定義的一般格式如下：enum枚舉類型名{枚舉元素列表};其中，enum為關(guān)鍵字，表示定義一個(gè)枚舉類型。枚舉類型名必須為C語言合法的標(biāo)識(shí)符?；ɡㄌ?hào)內(nèi)的標(biāo)識(shí)符稱為枚舉元素或枚舉常量，各枚舉常量之間用逗號(hào)隔開，注意右大括號(hào)后的分號(hào)不能省略。例如，enumweek{SUN,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT};定義一個(gè)枚舉類型week，SUN、MON、TUE、WED、THU、FRI、SAT稱為枚舉元素或枚舉常量。2.枚舉類型變量的定義（1）先定義枚舉類型后定義枚舉變量。與結(jié)構(gòu)體或共用體類型變量定義的基本方法相似，這種方法先定義枚舉類型，然后使用“enum枚舉類型名”來定義這種類型的變量。例如，enumweek{SUN,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT}; /*定義week類型*/enumweekday; /*定義week類型的枚舉變量day*/（2）在定義枚舉類型的同時(shí)定義枚舉變量。這種方法是在定義枚舉類型的后面直接定義出該類型的變量，可以簡(jiǎn)化程序。enumweek{SUN,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT}day; /*定義week類型同時(shí)定義變量day*/（3）直接定義枚舉類型的變量。這種定義方法可以省略枚舉類型名，直接定義出枚舉變量。但不能在其他位置再定義這種枚舉類型的變量。enum{SUN,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT}day; /*定義枚舉類型時(shí)直接定義變量day*/3.枚舉變量的應(yīng)用枚舉變量只能取相應(yīng)枚舉類型列表中的各值。例如，enumweek{SUN,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT}day;day=WED;8.2.3typedef聲明新類型名關(guān)鍵字typedef用于為系統(tǒng)固有的或自定義數(shù)據(jù)類型定義一個(gè)別名。數(shù)據(jù)類型的別名通常使用首字母大寫的方式表示，以便與系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)類型標(biāo)識(shí)符相區(qū)別。聲明一個(gè)新類型名的一般格式為：typedef原類型名新類型名;其中，typedef為關(guān)鍵字，表示重定義。原類型名是C語言提供的任一種數(shù)據(jù)類型，可以是簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型，也可以是構(gòu)造數(shù)據(jù)類型；新類型名是代表原類型名的一個(gè)別名。C程序中不僅包括簡(jiǎn)單的類型，還包括了許多看起來比較復(fù)雜的類型。有些類型形式復(fù)雜，難以理解，容易寫錯(cuò)，因此，C語言允許程序設(shè)計(jì)者用一個(gè)簡(jiǎn)單的名字代替復(fù)雜的類型形式。（1）命名一個(gè)新的類型名代表結(jié)構(gòu)體類型。（2）命名一個(gè)新的類型名代表數(shù)組類型。（3）命名一個(gè)新的類型名代表指針類型。（4）命名一個(gè)新的類型名代表指向函數(shù)的指針類型。8.3常見錯(cuò)誤分析8.3.1結(jié)構(gòu)體類型聲明時(shí)漏掉分號(hào)結(jié)構(gòu)體類型聲明是一條完整的語句，因此，大括號(hào)后面的分號(hào)不能少，初學(xué)者很容易忘記這一點(diǎn)。8.3.2混淆結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)體變量要注意區(qū)別結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)體變量，不能對(duì)結(jié)構(gòu)體類型進(jìn)行賦值。8.3.3結(jié)構(gòu)體類型使用不當(dāng)定義結(jié)構(gòu)體類型變量時(shí)需要使用struct關(guān)鍵字，許多初學(xué)者容易遺漏這個(gè)關(guān)鍵字。8.4結(jié)構(gòu)體與共用體應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)8.4.1實(shí)戰(zhàn)背景“一帶一路”（TheBeltandRoad，B&R）是“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”和“21世紀(jì)海上絲綢之路”的簡(jiǎn)稱，一帶一路高舉和平發(fā)展的旗幟，積極發(fā)展與沿線國(guó)家的經(jīng)濟(jì)合作伙伴關(guān)系，共同打造政治互信、經(jīng)濟(jì)融合、文化包容的利益共同體、命運(yùn)共同體和責(zé)任共同體。截至2022年5月27日，中國(guó)已與150個(gè)國(guó)家、32個(gè)國(guó)際組織簽署200多份共建“一帶一路”合作文件。8.4.2實(shí)戰(zhàn)目的（1）掌握結(jié)構(gòu)體數(shù)組的定義和使用。（2）掌握結(jié)構(gòu)體指針的定義和使用。8.4.3實(shí)戰(zhàn)內(nèi)容編程實(shí)現(xiàn)輸入“一帶一路”中線城市編號(hào)、城市名稱、城市面積和城市簡(jiǎn)介，并在屏幕上顯示該信息。8.4.4實(shí)戰(zhàn)過程#include<stdio.h>#include<malloc.h>structintroduction{ intnum; floatarea; charname[10],city[200]; structintroduction*next;};structintroduction*creat(intn){ structintroduction*head,*pf,*pb; inti; for(i=0;i<n;i++) { pb=(structintroduction*)malloc(sizeof(structintroduction)); printf("請(qǐng)輸入中線城市編號(hào)、城市名稱、城市面積（平方千米）、城市簡(jiǎn)介\n"); scanf("%d%s%f%s",&pb->num,&pb->name,&pb->area,&pb->city); if(i==0) pf=head=pb; else pf->next=pb; pb->next=NULL; pf=pb; } return(head);}voidprint(structintroduction*head){ printf("城市編號(hào)\t城市名稱\