C語言的指針、鏈表的原理和各類操作

心得體會:

堂上要講授許多關於c語言的語法規則,聽起來十分枯燥無味,也不容易記住,死記硬背是不可取的。然而要使用c語言這個工具解決實際問題,又必須掌握它。通過多次上機練習,對於語法知識有了感性的認識,加深對它的理解,在理解的基礎上就會自然而然地掌握c語言的語法規定。對於一些內容自己認爲在課堂上聽懂了,但上機實踐中會發現原來理解的偏差,這是由於大部分學生是初次接觸程序設計,缺乏程序設計的實踐所致。學習c語言不能停留在學習它的語法規則,而是利用學到的知識編寫c語言程序,解決實際問題。即把c語言作爲工具,描述解決實際問題的步驟,由計算機幫助我們解題。只有通過上機才能檢驗自己是否掌握c語言、自己編寫的程序是否能夠正確地解題。

 


一、指針

 1、運用指針

   什麼是指針?什麼是內存地址?什麼叫做指針的取值?指針是一個存儲計算機內存地址的變量。從指針指向的內存讀取數據稱作指針的取值。指針可以指向某些具體類型的變量地址,例如int、long和double。指針也可以是void類型、NULL指針和未初始化指針。

   根據出現的位置不同,操作符 * 既可以用來聲明一個指針變量,也可以用作指針的取值。當用在聲明一個變量時,*表示這裏聲明瞭一個指針。其它情況用到*表示指針的取值。&是地址操作符,用來引用一個內存地址。通過在變量名字前使用&操作符,我們可以得到該變量的內存地址。

例如:

#include<stdio.h>

int main()

{

   int*ptr;   // 聲明一個int指針

   int val =1;  // 聲明一個int值

   ptr =&val;  // 爲指針分配一個int值的引用

   int deref =*ptr;  // 對指針進行取值,打印存儲在指針地址中的內容

  printf("deref地址=%ld,值=%d\n",ptr, deref);

   第2行,我們通過*操作符聲明瞭一個int指針。接着我們聲明瞭一個int變量並賦值爲1。然後我們用int變量的地址初始化我們的int指針。接下來對int指針取值,用變量的內存地址初始化int指針。最終,我們打印輸出變量值,內容爲1。

   第6行的&val是一個引用。在val變量聲明並初始化內存之後,通過在變量名之前使用地址操作符&我們可以直接引用變量的內存地址。

   第8行,我們再一次使用*操作符來對該指針取值,可直接獲得指針指向的內存地址中的數據。由於指針聲明的類型是int,所以取到的值是指針指向的內存地址存儲的int值。

   這裏可以把指針、引用和值的關係類比爲信封、郵箱地址和房子。一個指針就好像是一個信封,我們可以在上面填寫郵寄地址。一個引用(地址)就像是一個郵件地址,它是實際的地址。取值就像是地址對應的房子。我們可以把信封上的地址擦掉,寫上另外一個我們想要的地址,但這個行爲對房子沒有任何影響。

  2、指針和數組

    C語言的數組表示一段連續的內存空間,用來存儲多個特定類型的對象。與之相反,指針用來存儲單個內存地址。數組和指針不是同一種結構因此不可以互相轉換。而數組變量指向了數組的第一個元素的內存地址。

例如:

#include<stdio.h>

int main()

{

         int myarray[4] = {1,2,3,0};

    int *ptr = myarray;

    printf("ptr地址=%ld,值*ptr=%d\n", ptr,*ptr);

    ptr++;

    printf("ptr地址=%ld,值*ptr=%d\n", ptr,*ptr);

    ptr++;

    printf("ptr地址=%ld,值*ptr=%d\n", ptr,*ptr);

    ptr++;

    printf("ptr地址=%ld,值*ptr=%d\n", ptr,*ptr);

}

總結:

指向指針的指針,可以這樣理解,首先指向指針的指針可以把他看成一種特殊的變量,既然是變量就可以存儲不同的元素,比如整形變量int a,a可以存儲2,3,4這種普通的整型數據,只要將值付給a就行了,但指向指針的指針所存的元素比較特殊,存放的元素一般是存放地址的指針變量,比如我有三個指針變量,int *p1,*p2,*p3,那麼我可以定義一個特殊的變量 int **p,我可以將p1的地址付給p,也可以將p2的地址付給p.比如p=&p1,(類似於int a,int *t,t=&a),那麼p就代表了他所指向的變量p1或者p2的地址,而p所指向的變量是一個指針變量,*p代表着這個指針變量裏面的值(注意值實際上是一個地址),**p代表着它所指向的指針變量的內容(地址)所指向的存儲單元的內容(數值)。

二、鏈表

   鏈表是一種數據結構 ,其最大的的好處就是能夠爲數據分配動態內存,就不用像一開始那樣先爲系統分配一個都不知道夠不夠用的空間來存貯學生的信息。

   鏈表,首先可以細分爲一小塊一小塊的結構體變量,這一小塊一小塊的結構體變量在鏈表中是首尾相連的顧名思義 就像一條鐵鏈一樣 而這每一小塊的結構體變量中又可以從大方向地分成兩個部分, 其中一個部分就是——涵蓋着該結構體變量裏的所有信息,另一個部分就是鏈接每塊結構體變量的部分——指針。

例如:

typedefstruct node

{

char name[20];

struct node *link;

}stud;

   這樣就定義了一個單鏈表的結構,其中char name[20]是一個用來存儲姓名的字符型數組,指針*link是一個用來存儲其直接後繼的指針。定義好了鏈表的結構之後,只要在程序運行的時候在數據域中存儲適當的數據,如有後繼結點,則把鏈域指向其直接後繼,若沒有,則置爲NULL。


三、指針和數組的區別

  1.聲明的區別

   指針:exterenint * x; 

   數組:externint[] y[];

  2.指針是保存數據的地址。

   數組是保存數據。

  3.指針是用於的動態的數據結構。

   數組是用於儲存固定的數目且數據類型相同的數據結構。

   數組一經定義,其基址和大小便固定了,在該數組的有效使用範圍內是不可變的;

   但是指針則具有很強的動態特徵,可以動態地指向任一該類型(定義決定)變量,這也就決定了它 有更大的靈活性。

  4.數組是開闢一塊連續的內存空間,數組本身的標示符代表整個數組。

   指針則是隻分配一個指針大小的內存,並可把它的值指向某個有效的內存空間。

  5.指針是一個變量,可以被賦值,變量的值是另外一個變量的地址。那麼,既然指針是變量,那麼指    針必然有自己的存儲空間,只不過是該存儲空間內的值是一個地址值,而不是別的內容。

數組名僅僅是一個符號,不是變量,不可以被賦值,它沒有自己的存儲空間。

  6.運算速度上的差異。一般來說,用指針要快些,因爲在實際的運算中,總是把數組下標表示通過存儲映象函數轉換爲指針表示,按其地址訪問內存,這種轉換要進行乘法和加法的運算。

  7.數組具有較好的可讀性,指針具有更強的靈活性。一般,對某些多維數組中非連續的元素的隨機訪問用下標表示比較方便,當按遞增(減)順序訪問數組時,使用指針快捷而且方便。

  8.訪問方式:指針是間接訪問,首先取得指針的內容作爲地址,再去該地址訪問數據;

數組是直接訪問,數組名即是地址。


四、學生姓名管理系統

#include <stdio.h> 

#include <conio.h> 

#include <string.h> 

#include <stdlib.h>

#define N 3

typedef struct node

{

   charname[20];

   struct node*link;

}stud;

stud * creat(int n) /*建立單鏈表的函數*/

{

   stud*p,*h,*s;

   int i;

   if((h=(stud*)malloc(sizeof(stud)))==NULL)

   {

     printf("不能分配內存空間!");

      exit(0);

   }

  h->name[0]='\0';

  h->link=NULL;

   p=h;

  for(i=0;i<N;i++)

   {

     if((s=(stud *) malloc(sizeof(stud)))==NULL)

     {

       printf("不能分配內存空間!");

        exit(0);

     }

    p->link=s;

    printf("請輸入第%d個人的姓名:",i+1);

    scanf("%s",s->name);

    s->link=NULL;

     p=s;

   }

   return(h);

}

stud * search(stud *h,char *x) /*查找函數*/

{

   stud *p;

   char *y;

   p=h->link;

  while(p!=NULL)

   {

    y=p->name;

    if(strcmp(y,x)==0)

      return(p);

     elsep=p->link;

   }

   if(p==NULL)

     printf("沒有查找到該數據!");

}

 

stud * search2(stud *h,char*x)

/*另一個查找函數,返回的是上一個查找函數的直接前驅結點的指針,

h爲表頭指針,x爲指向要查找的姓名的指針

其實此函數的算法與上面的查找算法是一樣的,只是多了一個指針s,並且s總是指向指針p所指向的結點的直接前驅,

結果返回s即是要查找的結點的前一個結點*/

{

   stud *p,*s;

   char *y;

   p=h->link;

   s=h;

  while(p!=NULL)

   {

    y=p->name;

    if(strcmp(y,x)==0)

      return(s);

     else

     {

      p=p->link;

       s=s->link;

     }

   }

   if(p==NULL)

   printf("沒有查找到該數據!");

}

void insert(stud *p) /*插入函數,在指針p後插入*/

{

   charstuname[20];

   stud *s; /*指針s是保存新結點地址的*/

   if((s= (stud*) malloc(sizeof(stud)))==NULL)

   {

    printf("不能分配內存空間!");

     exit(0);

   }

   printf("請輸入你要插入的人的姓名:");

  scanf("%s",stuname);

  strcpy(s->name,stuname); /*把指針stuname所指向的數組元素拷貝給新結點的數據域*/

  s->link=p->link; /*把新結點的鏈域指向原來p結點的後繼結點*/

   p->link=s;/*p結點的鏈域指向新結點*/

}

 

void del(stud *x,stud *y) /*刪除函數,其中y爲要刪除的結點的指針,x爲要刪除的結點的前一個結點的指針*/

{

  stud *s;

  s=y;

 x->link=y->link;

  free(s);

}

 

 

void print(stud *h)

{

   stud *p;

   p=h->link;

   printf("數據信息爲:\n");

  while(p!=NULL)

   {

    printf("%s \n",&*(p->name));

    p=p->link;

   }

}

 

 

void quit()

{

  exit(0);

}

void menu(void)

{

   system("cls");

   printf("\t\t\t單鏈表C語言實現實例\n");

   printf("\t\t|----------------|\n");

   printf("\t\t| |\n");

   printf("\t\t| [1] 建 立 新 表 |\n");

   printf("\t\t| [2] 查 找 數 據 |\n");

   printf("\t\t| [3] 插 入 數 據 |\n");

   printf("\t\t| [4] 刪 除 數 據 |\n");

   printf("\t\t| [5] 打 印 數 據 |\n");

   printf("\t\t| [6] 退 出 |\n");

   printf("\t\t| |\n");

   printf("\t\t| 如未建立新表,請先建立! |\n");

   printf("\t\t| |\n");

   printf("\t\t|----------------|\n");

   printf("\t\t 請輸入你的選項(1-6):");

}

main()

{

    int choose;

    stud*head,*searchpoint,*forepoint;

    charfullname[20];

 

    while(1)

    {

      menu();

     scanf("%d",&choose);

     switch(choose)

      {

        case 1:

          head=creat(N);

          break;

        case 2:

                      printf("輸入你所要查找的人的姓名:");

          scanf("%s",fullname);

          searchpoint=search(head,fullname);

          printf("你所查找的人的姓名爲:%s",*&searchpoint->name);

          printf("\n按回車鍵回到主菜單。");

          getchar();getchar();

          break;

        case 3:printf("輸入你要在哪個人後面插入:");

          scanf("%s",fullname);

          searchpoint=search(head,fullname);

          printf("你所查找的人的姓名爲:%s",*&searchpoint->name);

          insert(searchpoint);

          print(head);

          printf("\n按回車鍵回到主菜單。");

          getchar();getchar();

          break;

        case 4:

                      print(head);

          printf("\n輸入你所要刪除的人的姓名:");

          scanf("%s",fullname);

          searchpoint=search(head,fullname);

          forepoint=search2(head,fullname);

          del(forepoint,searchpoint);

          break;

        case 5:

                      print(head);

          printf("\n按回車鍵回到主菜單。");

          getchar();getchar();

          break;

        case6:quit();

          break;

        default:

                      printf("你輸入了非法字符!按回車鍵回到主菜單。");

          system("cls");

           menu();

           getchar();

      }

   }

}

指針是C語言中廣泛使用的一種數據類型。 運用指針編程是C語言最主要的風格之一。利用指針變量可以表示各種數據結構; 能很方便地使用數組和字符串; 並能象彙編語言一樣處理內存地址,從而編出精練而高效的程序。指針極大地豐富了C語言的功能。 學習指針是學習C語言中最重要的一環, 能否正確理解和使用指針是我們是否掌握C語言的一個標誌。同時, 指針也是C語言中最爲困難的一部分,在學習中除了要正確理解基本概念,還必須要多編程,上機調試。只要作到這些,指針也是不難掌握的。

       指針的基本概念 在計算機中,所有的數據都是存放在存儲器中的。 一般把存儲器中的一個字節稱爲一個內存單元, 不同的數據類型所佔用的內存單元數不等,如整型量佔2個單元,字符量佔1個單元等, 在第二章中已有詳細的介紹。爲了正確地訪問這些內存單元, 必須爲每個內存單元編上號。 根據一個內存單元的編號即可準確地找到該內存單元。內存單元的編號也叫做地址。 既然根據內存單元的編號或地址就可以找到所需的內存單元,所以通常也把這個地址稱爲指針。 內存單元的指針和內存單元的內容是兩個不同的概念。 可以用一個通俗的例子來說明它們之間的關係。我們到銀行去存取款時, 銀行工作人員將根據我們的帳號去找我們的存款單, 找到之後在存單上寫入存款、取款的金額。在這裏,帳號就是存單的指針, 存款數是存單的內容。對於一個內存單元來說,單元的地址即爲指針, 其中存放的數據纔是該單元的內容。在C語言中, 允許用一個變量來存放指針,這種變量稱爲指針變量。因此, 一個指針變量的值就是某個內存單元的地址或稱爲某內存單元的指針。圖中,設有字符變量C,其內容爲“K”(ASCII碼爲十進制數 75),C佔用了011A號單元(地址用十六進數表示)。設有指針變量P,內容爲011A, 這種情況我們稱爲P指向變量C,或說P是指向變量C的指針。 嚴格地說,一個指針是一個地址, 是一個常量。而一個指針變量卻可以被賦予不同的指針值,是變。 但在常把指針變量簡稱爲指針。爲了避免混淆,我們中約定:“指針”是指地址, 是常量,“指針變量”是指取值爲地址的變量。 定義指針的目的是爲了通過指針去訪問內存單元。

 

 

      既然指針變量的值是一個地址, 那麼這個地址不僅可以是變量的地址, 也可以是其它數據結構的地址。在一個指針變量中存放一

      個數組或一個函數的首地址有何意義呢? 因爲數組或函數都是連續存放的。通過訪問指針變量取得了數組或函數的首地址, 也就找到了該數組或函數。這樣一來, 凡是出現數組,函數的地方都可以用一個指針變量來表示, 只要該指針變量中賦予數組或函數的首地址即可。這樣做, 將會使程序的概念十分清楚,程序本身也精練,高效。在C語言中, 一種數據類型或數據結構往往都佔有一組連續的內存單元。 用“地址”這個概念並不能很好地描述一種數據類型或數據結構, 而“指針”雖然實際上也是一個地址,但它卻是一個數據結構的首地址, 它是“指向”一個數據結構的,因而概念更爲清楚,表示更爲明確。 這也是引入“指針”概念的一個重要原因。


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