《数据结构》中必要的C语言基本知识
有必要将数据结构所必须使用的C语言语法在此做简单介绍。根据多年教学实践，学生完成上机实验练习时遇到的主要问题是，不能正确的输入数据，结构体概念陌生，函数的传址调用概念不清，指针与链表有的没有学过。由于篇幅所限，这里仅对前三个问题加以介绍。如果学生基础好，可以越过这一部分内容不看。
一、基本输入和输出
对于重要的数据结构算法，均要求进行上机实验。而上机实践中离不开数据的输入/输出。看起来简单的输入/输出，往往是上机实验最容易出错的地方，尤其是输入。对于一个算法程序，如果数据不能正确输入，算法设计得再好也无法正常运行。
1． 输入
C语言的输入是由系统提供的scanf()等函数实现， 在程序的首部一般要求写入：
# include
因为
标准
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输入/输出函数都存在于头文件 stdio.h 之中，现将其包含进来方可使用这些常用的输入/输出函数。有的系统允许不使用上述包含语句，可以直接使用标准输入/输出函数。
函数scanf()的功能很丰富，输入格式也是多种多样，这是大家较为熟悉的知识，这里不做详细介绍。在使用中需要注意以下几个问题。
（1） 一条scanf()语句有多个变量、并且都是数值型（int, float, double）时，在输入数据时应该在一行之内键入多个数据，数据之间空格分隔。例如：
int n; float x;
scanf (“%d %f ” , &n, &x);
正确的输入应是：整数 空格 实数 回车。例如：
就是在两个数据之间使用空格键为分隔符，最后打回车键。
如果语句中在%d 和%f 之间有一个逗号：
scanf (“%d ，%f ” , &n, &x);
正确的输入应是：整数 逗号 实数 回车。例如：
（2） 在需要字符型变量或字符串输入时，要单独写一条输入语句，这样不易出错。
如果在同一条scanf()语句中将字符型和数值型混合输入常常会出错。因为键盘输入时在数值型数据之间‘空格键’起‘分隔符’作用，但是在字符或字符串之间，‘空格’会被当做一个字符，而不能起到‘分隔符’的作用。所以将它们混在一起容易出错。
（3）在scanf()语句中变量写法应该是该变量的地址，这一点常被忽视。
请看下列程序：
1: viod main()
2: { char name[10], ch ;
3: int num; float x;
4: printf(“\n 请输入姓名：”); scanf(“%s”, name);
5: printf(“\n 请输入性别：”); scanf(“%c”, &ch);
6: printf(“\n 请输入学号和成绩：”); scanf(“ %d%f”, &n, &x);
……;
}
为了方便说明问题程序中加了行号，运行时当然不允许行号。一般情况下在scanf()语句中的变量名之前要加上求地址符&，上述程序第5，6行之中就是这样。为什么第4行的name前面不加&呢？因为name代表字符串，即是一维字符数组，一维数组名本身就是一个地址，是该数组的首地址，所以name前面不加&。
在本程序中把字符串、字符、数值型变量分别写入不同的scanf()语句，输入数据的具体形式如下：
请输入姓名：ZhangHua
请输入性别：v
请输入学号和成绩：101 90.5
请考虑如果姓名输入成：Zhang Hua，会出现什么现象？那样只会读入Zhang做姓名，而Hua被忽略，还会影响后面的输入语句无法正确读入数据。
因此，应该充分重视数据的输入技术。
2． 输出
C语言的输出是由系统提供的printf()等函数来实现， 在程序的首部一般要求写入：
# include
因为标准输入/输出函数都存在于头文件 stdio.h 之中，现将其包含进来方可使用这些常用的输入/输出函数。有的系统允许不使用上述包含语句，可以直接使用标准输入/输出函数。
输出函数printf()的语法一般容易掌握，这里强调的是怎样合理巧妙的使用它。
1. 在连续输出多个数据时，数据之间一定要有间隔，不能连在一起。
int n=10, m=20, p=30;
printf(“\n %d%d%d”,n,m,p);
printf(“\n %6d%6d%6d”,n,m,p); //提倡使用的语句
第一行输出是： 102030
第二行输出是： 10 20 30
2. 在输入语句scanf()之前先使用printf()输出提示信息，但是在printf()最后不能使用换行符。
int x;
printf(“\n x=?”); //句尾不应使用换行符
scanf( “%d”,&x);
这样使光标与提示信息出现在同一行上，光标停在问号后边：X=?□ 。
3. 在该换行的地方，要及时换行。
int i;
printf(“数据输出如下：\n”); // 需要换行
for (i=0; i<8; i++) printf(“%6d”, i ); // 几个数据在同一行输出，不能换行
4. 在调试程序时多加几个输出语句，以便监视中间运行状况。程序调式成功后，再去掉这些辅助输出语句。
二、函数与参数传递
函数的设计和调用是程序设计必不可少的技能，是程序设计最重要的基础。一些初学者之之所以感到编程难，就是忽视了这个基础。在传统的面向过程的程序设计中，往往提倡模块化结构化程序设计，不论BASIC、 FONFTRAN、PASCAL还是其他高级语言，最终要涉及到子函数的设计和使用。
C语言的源程序是由一个主函数和若干（或零个）子函数构成，函数是组成C语言程序的基本单位。函数具有相对独立的功能，可以被其他函数调用，也可调用其他函数。当函数直接或间接的调用自身时，这样的函数称为递归函数。
是否能够熟练的设计和使用函数，是体现一个人程序设计能力高低的基本条件。因此有必要回顾和复习C语言函数的基本概念。
1函数的设计
函数设计的一般格式是：
类型名 函数名（形参表）
{ 函数体；}
函数设计一般是处理一些数据获得某个结果，因此函数可以具有返回值，上面的类型名就是函数返回值的类型，可以是int, float…..等。例如：
float funx(形参表){ 函数体；.}
函数也可无返回值，此时类型是void。例如：
void funy(形参表){ 函数体；}
而函数体内所需处理的数据往往通过形参表传送，函数也可以不设形参表，此时写为：
类型名 函数名（void）{ 函数体；}
例1.2 设计一个函数计算三个整数之和，再设计一个函数仅输出一条线。设计主函数调用两个函数。
#include
int sumx (int a, int b, int c) /* 计算三个整数之和的函数 */
{ int s;
s=a+b+c;
return s;
}
void display(void) /* 输出一条线的函数 */
{ printf(”----------------------\n“);
}
void main( )
{ int x,y, z ,sa;
x=y=z=2;
display(); /* 画一条线 */
printf(“\n sum=%d”,sumx(x,y,z)); /* 在输出语句中直接调用函数sumx( ) */
printf(“\n %6d%6d%6d”,x,y,z);
display();
x=5; y=6; z=7;
sa=sumx(x, y, z); /* 在赋值语句中调用函数sumx( ) */
printf(“\n “ sum=%d”,sa);
printf(“\n %6d%6d%6d”,x,y,z);
display();
} /* 程序结束 */
运行结果：
----------------------
sum= 6
2 2 2
----------------------
sum=48
15 16 17
----------------------
2. 关于函数的参数传递
函数在被调用时，由主调程序提供实参，将信息传递给形参。在调用结束后，有时形参可以返回新的数据给主调程序。这就是所谓参数传递。各种算法语言实现参数传递的方法通常分为传值和传址两大类。
在上例中函数sumx()的设计和主函数对它的调用，就是传值调用。第一、第二次调用，带入的实参均是三个整型变量。调用函数返回后，在主程序中输出实参的值仍与调用之前相同。传值调用的主要特点是数据的单向传递，由实参通过形参将数据代入被调用函数，不论在调用期间形参值是否改变，调用结束返回主调函数之后，实参值都不会改变。
在不同的算法语言中，传址调用的语法有所不同。在PASCAL语言中用变参实现传址。在C语言中采用指针变量做形参来实现传址。传址调用的主要特点是可以实现数据双向传递，在调用时实参将地址传给形参，该地址中的数据代入被调用函数。如果在调用期间形参值被改变，也即该地址中的数据发生变化，调用结束返回主调函数之后，实参地址仍然不变，但是该地址中的数据发生相应改变。这就是数据的双向传递。现看一例题：
例1.3 设计一个函数实现两个数据的交换，在主程序中调用。
#include
viod swap( int *a, int *b) ； /* 函数原型声明 */
void main( )
{ int x=100, y=800;
printf(“\n %6d%6d”, x, y); /* 输出原始数据 */
swap(&x, &y); /* 调用交换数据的函数swap() */
printf(“\n %6d%6d”, x ,y); /* 输出交换后的数据 */
}
viod swap( int *a, int *b)
{ int c;
c=*a; *a = *b; *b=c;
}
运行结果：
100 800
800 100
实践证明x,y 的数据在调用函数前后发生了交换变化。形参是指向整形的指针变量a和b，在函数体内需要交换的是指针所指的存储单元的内容，因此使用*a = *b;这样的写法。在调用时，要求实参个数、类型位置与形参一致。因为实参应该是指针地址，所以调用语句swap(&x, &y)中，实参&x,和& y代入的是整型变量x,y的地址。在函数体内交换的是实参地址中的内容，而作为主函数变量x,y的地址仍然没有改变。从整数交换的角度看，本例题实现了双向数据传递。若从指针地址角度看，调用前后指针地址不变。
现在回过头来看P5页[复数ADT实现的面向过程C语言源程序]的创建复数的函数：
void creat(complex *c){ …….; c->x=x1; c->y=y1;}
在函数体中人们容易认识和习惯的写法c.x和c.y，也必须写成c->x和c->y。在调用该函数时，还必须将结构体变量a求地址做实参：creat(&a)。初学者应该特别注意这一点。
如果需要在函数体中改变指针的地址，这就需要在原指针基础之上再加一级指针：
void funz( int **a){ /* 改变*a */ …}
函数调用返回后**a仍然不变，而*a发生了变化。由此可以看出C语言的传址调用比较复杂。不如PASCAL的变量参数简便，也不如C++的引用调用方便。
三、 结构体及运用
数据结构课程所研究的问题均运用到“结构体”。在C语言中结构体的定义、输入/输出是数据结构程序设计的重要语法基础。定义结构体的一般格式：
struct 结构体类型名
{ 类型名1 变量名1； //数据子域
类型名2 变量名2；……
类型名n 变量名n；
}；
其中struct是保留字。结构体类型名由用户自己命名。在使用时必须声明一个具体的结构体类型的变量，声明创建一个结构体变量的方法是：
struct 结构体类型名 结构体变量名；
例如： struct ElemType /* 定义结构体 */
{ int num; char name[10];
} ;
struct ElemType x； /* 声明结构体变量x */
另外有一种方法使用typedef 语句定义结构体，在声明结构体变量时可以不写struct，使得书写更加简便。例如：
typedef struct
{ int num;
char name[10];
} ElemType；
ElemType就是一个新的类型名，并且是结构体类型名。声明变量x的语句是：
ElemType x;
一个结构体中可以包含多个数据子域。数据子域的类型名一般指基本数据类型（int char 等），也可是已经定义的另一结构体名。数据子域变量名可以是简单变量，也可以是数组。它们也可以称为结构体的数据成员。
通过“结构体变量名.数据子域” 可以访问数据子域。
例1.6 设计Student结构体，在主程序中运用。
#include
#include
typedef struct /* 定义结构体Student */
{ long num; /* 学号 */
int x; /* 成绩 */
char name[10]; /* 姓名 */
} Student;
void main( )
{ Student s1; /* 声明创建一个结构体变量s1 */
s1.num=1001 ; /* 为s1的数据子域提供数据 */
s1. x=83;
strcpy( s1.name, “ 李 明”)；
printf( “\n 姓名： %s”, s1.name); /* 输出结构体变量s1 的内容 */
printf( “\n 学号： %d”, s1.num);
printf( “\n 成绩： %d”, s1.x);
}
或者使用键盘输入:
{ scanf(“%d”, s1.num);
scanf(“%d”, s1.x);
scanf(“%s”, s1.name);
}
还可以通过“结构体指针->数据子域” 来访问数据域。在实际问题中还会使用到指向结构体的指针，通过以下语句段可以说明结构体指针的一般用法。
{ Student *p; /* 声明指针变量p */
p=( Student *)malloc(sizeof( Student)); /* 分配存储单元，首地址赋给p指针 */
p->num=101; p->x=83; strcpy( p->name, “李 明 ”);
printf(“\n %10s%6d%6d”,p->name,p->num,p->x);
}
设计一个一维数组，每个数组元素是Student结构体类型，通过以下语句段可以说明结构体数组的一般用法。可以通过“结构体数组名[下标].数据子域”访问数据域。
{ Student a[5]; /* 声明创建一个结构体数组a */
int i ;
for( i=0, i<5, i++){
printf(“\n 学号：%d”,a[i].num) ;
printf(“\n 姓名：%s”,a[i].name) ；
printf(“\n 成绩：%d”,a[i].x) ;
}
}
以上是关于结构体的基本概念和简单运用。
浙公网安备 33021202002483