C语言设计

Ｃ语言
中不允许动态数组类型。
例如：
int n;
    scanf("%d",&n);
int a[n];
用变量表示长度，想对数组的大小作动态说明，这是错误的。但是在实际的编程中，往
往会发生这种情况，即所需的内存空间取决于实际输入的数据，而无法预先确定。对于这种
问题，用数组的办法很难解决。为了解决上述问题，Ｃ语言提供了一些内存管理函数，这些
内存管理函数可以按需要动态地分配内存空间，也可把不再使用的空间回收待用，为有效地
利用内存资源提供了手段。
常用的内存管理函数有以下三个：
1. 分配内存空间函数 malloc
调用形式：
(类型说明符*)malloc(size)
功能：在内存的动态存储区中分配一块长度为"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”表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。
2. 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 11.8】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=%d Name=%s ",ps->num,ps->name);
    printf("Sex=%c Score=%f ",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。
11.9 链表的概念
在例 7.8 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”。
下图为最一简单链表的示意图。
图中，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 11.9】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(i==0)
          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。
11.10 枚举类型
在实际问题中，有些变量的取值被限定在一个有限的范围内。