结构体数组
介绍
在C语言中，结构体数组是指一个由结构体类型的元素组成的数组。这种数组允许我们存储多个结构体实例，并可以通过索引来访问每个结构体。
定义结构体
首先，我们需要定义一个结构体类型。例如，定义一个代表学生信息的结构体：
#include <stdio.h>
struct Student {
char name[50];
int age;
float gpa;
};
定义结构体数组
接下来，我们可以定义一个结构体数组。例如，定义一个包含100个学生的数组：
struct Student students[100];
初始化结构体数组
我们可以在定义时初始化结构体数组：
struct Student students[3] = {
{"Alice", 20, 3.5},
{"Bob", 21, 3.7},
{"Charlie", 19, 3.8}
};
或者在程序运行时逐个初始化：
strcpy(students[0].name, "Alice");
students[0].age = 20;
students[0].gpa = 3.5;
strcpy(students[1].name, "Bob");
students[1].age = 21;
students[1].gpa = 3.7;
strcpy(students[2].name, "Charlie");
students[2].age = 19;
students[2].gpa = 3.8;
注意：strcpy 函数用于将字符串复制到结构体成员中。
访问和修改结构体数组的元素
我们可以通过数组索引来访问和修改结构体数组的元素：
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[0].name, students[0].age, students[0].gpa);
students[1].age = 22; // 修改Bob的年龄
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[1].name, students[1].age, students[1].gpa);
遍历结构体数组
可以使用循环来遍历结构体数组：
for (int i = 0; i < 3; i++) {
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].gpa);
}
示例
下面是一个完整的示例程序，它定义了一个结构体数组，初始化并输出其中的元素：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Student {
char name[50];
int age;
float gpa;
};
int main() {
struct Student students[3];
// 初始化
strcpy(students[0].name, "Alice");
students[0].age = 20;
students[0].gpa = 3.5;
strcpy(students[1].name, "Bob");
students[1].age = 21;
students[1].gpa = 3.7;
strcpy(students[2].name, "Charlie");
students[2].age = 19;
students[2].gpa = 3.8;
// 输出
for (int i = 0; i < 3; i++) {
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].gpa);
}
return 0;
}
输出结果：
高级用法
动态分配结构体数组
在某些情况下，数组的大小可能在编译时未知。这时可以使用动态内存分配来创建结构体数组。
使用 malloc 动态分配
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct Student {
char name[50];
int age;
float gpa;
};
int main() {
int n;
printf("Enter the number of students: ");
scanf("%d", &n);
// 动态分配内存
struct Student *students = (struct Student*)malloc(n * sizeof(struct Student));
if (students == NULL) {
printf("Memory allocation failed\n");
return 1;
}
// 初始化
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("Enter name, age, and GPA for student %d:\n", i + 1);
scanf("%s %d %f", students[i].name, &students[i].age, &students[i].gpa);
}
// 输出
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].gpa);
}
// 释放内存
free(students);
return 0;
}
使用 calloc 动态分配
calloc 函数可以分配并初始化为零的内存块：
struct Student *students = (struct Student*)calloc(n, sizeof(struct Student));
if (students == NULL) {
printf("Memory allocation failed\n");
return 1;
}
结构体数组作为函数参数
我们可以将结构体数组传递给函数来处理。例如：
void printStudents(struct Student *students, int n) {
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].gpa);
}
}
int main() {
struct Student students[3] = {
{"Alice", 20, 3.5},
{"Bob", 21, 3.7},
{"Charlie", 19, 3.8}
};
printStudents(students, 3);
return 0;
}
在这个例子中，printStudents 函数接受一个指向结构体数组的指针和数组大小。
结构体数组与指针
在C语言中，数组名可以作为指向数组第一个元素的指针使用。这在处理结构体数组时也适用：
struct Student *ptr = students;
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", ptr->name, ptr->age, ptr->gpa);
这里 ptr 是一个指向 students 数组第一个元素的指针，使用 -> 操作符访问其成员。
多维结构体数组
我们还可以定义多维结构体数组。例如，假设我们有一个3x2的学生数组：
struct Student students[3][2] = {
{{"Alice", 20, 3.5}, {"Bob", 21, 3.7}},
{{"Charlie", 19, 3.8}, {"David", 22, 3.9}},
{{"Eve", 20, 4.0}, {"Frank", 23, 3.6}}
};
访问和初始化多维结构体数组的方式类似于普通的多维数组。例如：
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[1][0].name, students[1][0].age, students[1][0].gpa);
使用 typedef 简化结构体定义
为了使代码更简洁，可以使用 typedef 定义结构体类型：
typedef struct {
char name[50];
int age;
float gpa;
} Student;
Student students[3];
这样定义和使用结构体数组会更加简洁：
Student students[3] = {
{"Alice", 20, 3.5},
{"Bob", 21, 3.7},
{"Charlie", 19, 3.8}
};
结构体数组的常见应用场景
结构体数组在各种场景中都非常有用，包括但不限于以下几种：
- 数据库记录：存储数据库查询结果。
- 图形处理：存储图像的像素信息。
- 游戏开发：存储游戏对象，如玩家、敌人、道具等。
- 文件处理：存储从文件读取的数据，如日志记录。
结构体数组的排序
可以使用标准库函数 qsort 对结构体数组进行排序。需要定义比较函数来确定排序规则。例如，按GPA对学生数组排序：
#include <stdlib.h>
// 比较函数
int compareByGPA(const void *a, const void *b) {
struct Student *studentA = (struct Student *)a;
struct Student *studentB = (struct Student *)b;
if (studentA->gpa < studentB->gpa) return -1;
if (studentA->gpa > studentB->gpa) return 1;
return 0;
}
int main() {
struct Student students[3] = {
{"Alice", 20, 3.5},
{"Bob", 21, 3.7},
{"Charlie", 19, 3.8}
};
// 排序
qsort(students, 3, sizeof(struct Student), compareByGPA);
// 输出排序结果
for (int i = 0; i < 3; i++) {
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].gpa);
}
return 0;
}
结构体数组与文件操作
结构体数组经常用于文件操作，例如将数据保存到文件或从文件读取数据。
写入结构体数组到文件
#include <stdio.h>
int main() {
struct Student students[3] = {
{"Alice", 20, 3.5},
{"Bob", 21, 3.7},
{"Charlie", 19, 3.8}
};
FILE *file = fopen("students.dat", "wb");
if (file == NULL) {
printf("Unable to open file\n");
return 1;
}
fwrite(students, sizeof(struct Student), 3, file);
fclose(file);
return 0;
}
从文件读取结构体数组
#include <stdio.h>
int main() {
struct Student students[3];
FILE *file = fopen("students.dat", "rb");
if (file == NULL) {
printf("Unable to open file\n");
return 1;
}
fread(students, sizeof(struct Student), 3, file);
fclose(file);
// 输出读取的数据
for (int i = 0; i < 3; i++) {
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].gpa);
}
return 0;
}
使用嵌套结构体
在一些复杂的场景中，结构体内部可能包含另一个结构体。例如，一个学生结构体中包含地址信息：
struct Address {
char street[100];
char city[50];
char state[50];
int zip;
};
struct Student {
char name[50];
int age;
float gpa;
struct Address address;
};
int main() {
struct Student students[3] = {
{"Alice", 20, 3.5, {"123 Maple St", "Springfield", "IL", 62701}},
{"Bob", 21, 3.7, {"456 Oak St", "Columbus", "OH", 43215}},
{"Charlie", 19, 3.8, {"789 Pine St", "Austin", "TX", 73301}}
};
for (int i = 0; i < 3; i++) {
printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].gpa);
printf("Address: %s, %s, %s, %d\n", students[i].address.street, students[i].address.city, students[i].address.state, students[i].address.zip);
}
return 0;
}
