8 结构体

8 结构体

8.1 结构体基本概念

结构体属于用户自定义的数据类型，允许用户存储不同的数据类型

8.2 结构体定义和使用

语法：struct 结构体名 { 结构体成员列表 };

通过结构体创建变量的方式有三种：

• struct 结构体名 变量名;
• struct 结构体名 变量名 = { 成员1值，成员2值... };
• 定义结构体时顺便创建变量

示例：

//#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

//1、创建学生数据类型：学生包括（姓名，年龄，分数）
//自定义数据类型，一些类型集合组成的一个类型
//语法：struct 类型名称 { 成员列表 }

//结构体定义
struct Student
{
    //成员列表
    string name;
    int age;
    int score;
}s3; //2.3 在定义结构体时顺便创建变量

int main()
{

    //2、通过学生类型创建具体学生
    //结构体创建时，struct关键字可以省略
    
    //2.1 struct Student s1;
    //给s1属性赋值，通过 “.” 访问结构体变量中的属性
    Student s1;
    s1.name = "张三";
    s1.age = 18;
    s1.score = 100;

    cout << "姓名：" << s1.name << " 年龄：" << s1.age << " 分数：" << s1.score << endl;

    //2.2 struct Student s2 = { ... };
    Student s2 = { "李四", 19, 80 };
    cout << "姓名：" << s2.name << " 年龄：" << s2.age << " 分数：" << s2.score << endl;

    //2.3 在定义结构体时顺便创建变量
    s3.name = "王五";
    s3.age = 20;
    s3.score = 60;
    cout << "姓名：" << s3.name << " 年龄：" << s3.age << " 分数：" << s3.score << endl;

    system("pause");

    return 0;

}

总结1：定义结构体时的关键字是struct，不可省略

总结2：创建结构体变量时，关键字struct可以省略

总结3：结构体变量利用操作符 “.” 访问成员

8.3 结构体数组

作用：将自定义的结构体放入到数组中方便维护

语法：struct 结构体名 数组名[元素个数] = { {}, {}, ...{} };

示例：

//#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

//结构体数组
//1、定义结构体
struct Student
{
    string name;
    int age;
    int score;
};

int main()
{
//2、创建结构体数组
    struct Student stuArray[3] =
    {
        {"张三",18, 100},
        {"李四",28, 99},
        {"王五",38, 66},
    };

//3、给结构体数组中的元素赋值
    stuArray[2].name = "赵六";
    stuArray[2].age = 80;
    stuArray[2].score = 60;

//4、遍历结构体数组
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        cout << "姓名：" << stuArray[i].name
            << " 年龄：" << stuArray[i].age
            << " 分数：" << stuArray[i].score << endl;
    }

    system("pause");

    return 0;

}

姓名：张三 年龄：18 分数：100
姓名：李四 年龄：28 分数：99
姓名：赵六 年龄：80 分数：60
请按任意键继续. . .

8.4 结构体指针

作用：通过指针访问结构体中的成员

• 利用操作符 -> 可以通过结构体指针访问结构体属性

示例：

//#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

//结构体指针

//定义学生结构体
struct student
{
    string name;
    int age;
    int score;
};

int main()
{
    //1、创建学生结构体变量
    struct student s = { "张三",18, 100 };

    //2、通过指针指向结构体变量
    struct student* p = &s;

    //3、通过指针访问结构体变量中的数据
    //p->name相当于(*p).name
    cout << "姓名：" << p->name << endl;
    cout << "年龄：" << p->age << endl;
    cout << "分数：" << p->score << endl;

    system("pause");

    return 0;

}

总结：结构体指针可以通过 -> 操作符来访问结构体中的成员

8.5 结构体嵌套结构体

作用：结构体中的成员可以是另一个结构体

例如：每个老师辅导一个学员，一个老师的结构体中，记录一个学生的结构体

示例：

//#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

//定义学生结构体（写于老师结构体前）
struct student
{
    string name;
    int age;
    int score;
};

//定义老师结构体
struct teacher
{
    int id;
    string name;
    int age;
    struct student stu; //子结构体 学生
};

int main()
{
    //结构体嵌套结构体
    //创建老师结构体变量
    teacher t;
    t.id = 10000;
    t.name = "老王";
    t.age = 50;
    t.stu.name = "小王";
    t.stu.age = 20;
    t.stu.score = 60;

    cout << "老师姓名：" << t.name
        << " 老师编号：" << t.id
        << " 老师年龄：" << t.age << endl;
    cout << "学生姓名：" << t.stu.name
        << " 学生年龄：" << t.stu.age
        << " 学生考试分数：" << t.stu.score << endl;

    system("pause");

    return 0;

}

老师姓名：老王 老师编号：10000 老师年龄：50
学生姓名：小王 学生年龄：20 学生考试分数：60
请按任意键继续. . .

总结：在结构体可以定义另一个结构体作为成员，用来解决实际问题

8.6 结构体做函数参数

作用：将结构体作为参数向函数中传递

传递方式有两种：

• 值传递
• 地址传递

示例：

//#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

//Define the student struct
struct student
{
    string name;
    int age;
    int score;
};

//Function to print student information

//1. value passing
void printStudent1(struct student s)
{
    s.age = 100;
    cout << "subfunction1 name: " << s.name << " age: " << s.age << " score: " << s.score << endl;
}
//2.address passing
void printStudent2(struct student* p)
{
    p->age = 200;
    cout << "subfunction2 name: " << p->name << " age: " << p->age << " score: " << p->score << endl;
}


int main()
{
    //Structure as a function parameter.
    //Pass the student into a parameter and print all the infomation about the student.

    //create structure variable
    struct student s;
    s.name = "张三";
    s.age = 20;
    s.score = 85;

    printStudent1(s);
    cout << "main function name: " << s.name << " age: " << s.age << " score: " << s.score << endl;

    cout << endl;

    printStudent2(&s);
    cout << "main function name: " << s.name << " age: " << s.age << " score: " << s.score << endl;

    system("pause");

    return 0;

}

subfunction1 name: 张三 age: 100 score: 85
main function name: 张三 age: 20 score: 85

subfunction2 name: 张三 age: 200 score: 85
main function name: 张三 age: 200 score: 85
请按任意键继续. . .

总结：如果不想修改主函数中的数据，用值传递，反之用地址传递

8.7 结构体中 const使用场景

作用：用const来防止误操作

示例：

//#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

// Scenarios for using const
struct student
{
    string name;
    int age;
    int score;
};

/*
void printStudents(student s)
{
    cout << "name: " << s.name << " age: " << s.age << " score: " << s.score << endl;
}
*/
// Change the formal parameters in the function to pointers, which can reduce the memory space and doesn't make a new copy.
void printStudents(const student* s)
{
    //s->age = 150; // After adding const, it will report an error once there is a modification operation, which can prevent us from misuse.
    cout << "name: " << s->name << " age: " << s->age << " score: " << s->score << endl;
}

int main()
{
    // Create structure variable
    struct student s = { "张三", 15, 70 };

    // Print information about structure variables through functions
    //printStudents(s);
    printStudents(&s);

    cout << "main中张三年龄：" << s.age << endl;

    system("pause");

    return 0;

}

name: 张三 age: 15 score: 70
main中张三年龄：15
请按任意键继续. . .

8.8 结构体案例

8.8.1 案例1

案例描述：

学校正在做毕设项目，每名老师带领5个学生，总共有3名老师，需求如下

设计学生和老师的结构体，其中在老师的结构体中，有老师姓名和一个存放5名学生的数组作为成员

学生的成员有姓名、考试分数，创建数组存放3名老师，通过函数给每个老师及所带的学生赋值

最终打印出老师数据以及老师所带的学生数据。

示例：

//#include <string>
//#include <ctime> //如果显示'srand' was not declared in this scope|。输入头文件#include<stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;

//Student structure definition
struct Student
{
    string Name;
    int score;
};

//Teacher structure definition
struct Teacher
{
    string Name;
    struct Student sArray[5];
};

// function that assign values to teachers and students
void allocateSpace(struct Teacher tArray[], int len)
{
    string nameSeed = "ABCDE";
    //assign values to teacher
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        tArray[i].Name = "Teacher_";
        tArray[i].Name += nameSeed[i];

        //assign values to each teacher's students by looping through them
        for (int j = 0; j < 5; j++)
        {

            tArray[i].sArray[j].Name = "Student_";
            tArray[i].sArray[j].Name += nameSeed[j];

            //int random = rand() % 61; // 0 ~ 60
            int random = rand() % 61 + 40; // 40 ~ 100
            tArray[i].sArray[j].score = random;
        }
    }

}

//print all infomation
void printInfo(struct Teacher tArray[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        cout << "老师姓名：" << tArray[i].Name << endl;

        for (int j = 0; j < 5; j++)
        {
            cout << "\t学生姓名：" << tArray[i].sArray[j].Name << " 学生分数：" << tArray[i].sArray[j].score << endl;
        }
    }
}

int main()
{
    // random number seed
    srand((unsigned int)time(NULL));

    //1. Create an array of 3 teachers.
    struct Teacher tArray[3];

    //2. Assign values to the information of the 3 teachers through the function, and assign values to the information of the students that the teachers take.
    int len = sizeof(tArray) / sizeof(tArray[0]);
    allocateSpace(tArray, len);

    //3. Print information about all teachers and the students they take.
    printInfo(tArray, len);
    

    system("pause");

    return 0;

}

老师姓名：Teacher_A
        学生姓名：Student_A 学生分数：70
        学生姓名：Student_B 学生分数：75
        学生姓名：Student_C 学生分数：91
        学生姓名：Student_D 学生分数：48
        学生姓名：Student_E 学生分数：75
老师姓名：Teacher_B
        学生姓名：Student_A 学生分数：84
        学生姓名：Student_B 学生分数：94
        学生姓名：Student_C 学生分数：70
        学生姓名：Student_D 学生分数：92
        学生姓名：Student_E 学生分数：61
老师姓名：Teacher_C
        学生姓名：Student_A 学生分数：80
        学生姓名：Student_B 学生分数：51
        学生姓名：Student_C 学生分数：43
        学生姓名：Student_D 学生分数：46
        学生姓名：Student_E 学生分数：88
请按任意键继续. . .

8.8.2 案例2

案例描述：

设计一个英雄的结构体，包括成员姓名，年龄，性别；创建结构体数组，数组中存放5名英雄。

通过冒泡排序的算法，将数组中的英雄按照年龄进行升序排序，最终打印排序后的结果。

五名英雄信息如下：

    {"刘备", 23, "男"},
    {"关羽", 22, "男"},
    {"张飞", 20, "男"},
    {"赵云", 21, "男"},
    {"貂蝉", 19, "女"},

示例：

//#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

//1. Design the hero structure
struct Hero
{
    string name;
    int age;
    string sex;
};

//Bubble sort, implement ascending age sort.
void bubbleSort(struct Hero heroArray[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len - 1; i++)
    {
        //If the age of the element in index j is greater than the age of the element in index j+1, swap the two elements.
        for (int j = 0; j < len - i - 1; j++)
        {
            if (heroArray[j].age > heroArray[j + 1].age)
            {
                struct Hero temp = heroArray[j];
                heroArray[j] = heroArray[j + 1];
                heroArray[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

//Print the sorted array information.
void printInfo(struct Hero heroArray[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        cout << "姓名：" << heroArray[i].name << " 年龄：" << heroArray[i].age << " 性别：" << heroArray[i].sex << endl;
    }
}
int main()
{

    //2. Create an array to store 5 heroes
    struct Hero heroArray[5] =
    {
        {"刘备", 23, "男"},
        {"关羽", 22, "男"},
        {"张飞", 20, "男"},
        {"赵云", 21, "男"},
        {"貂蝉", 19, "女"},
    };

    int len = sizeof(heroArray) / sizeof(heroArray[0]);
    cout << "results before sorting：" << endl;
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        cout << "姓名：" << heroArray[i].name << " 年龄：" << heroArray[i].age << " 性别：" << heroArray[i].sex << endl;
    }

    //3. Sort the array in ascending order by age
    bubbleSort(heroArray, len);


    //4. Print out the sorted results
    cout << "sorted results:" << endl;    
    printInfo(heroArray, len);
    

    system("pause");

    return 0;

}

results before sorting：
姓名：刘备 年龄：23 性别：男
姓名：关羽 年龄：22 性别：男
姓名：张飞 年龄：20 性别：男
姓名：赵云 年龄：21 性别：男
姓名：貂蝉 年龄：19 性别：女
sorted results:
姓名：貂蝉 年龄：19 性别：女
姓名：张飞 年龄：20 性别：男
姓名：赵云 年龄：21 性别：男
姓名：关羽 年龄：22 性别：男
姓名：刘备 年龄：23 性别：男
请按任意键继续. . .