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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。
3。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7。9'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=%dnName=%sn〃;ps…》num;ps…》name);
printf(〃Sex=%cnScore=%fn〃;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。链表的概念在例7。9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”。图7。3为链表的示意图。
在图7。3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7。10'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(i0)
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。在for语句内,用malloc函数建立长度与stu长度相等的空间作为一结点,首地址赋予pb。然后输入结点数据。如果当前结点为第一结点(i0),则把pb值 (该结点指针)赋予head和pf。如非第一结点,则把pb值赋予pf 所指结点的指针域成员next。而pb所指结点为当前的最后结点,其指针域赋NULL。 再把pb值赋予pf以作下一次循环准备。
creat函数的形参n,表示所建链表的结点数,作为for语句的循环次数。图7。4表示了creat函数的执行过程。
'例7。11'写一个函数,在链表中按学号查找该结点。
TYPE * search (TYPE *head;int n)
{
TYPE *p;
int i;
p=head;
while (p…》num!=n && p…》next!=NULL)
p=p…》next; /* 不是要找的结点后移一步*/
if (p…》numn) return (p);
if (p…》num!=n&& p…》nextNULL)
printf (〃Node %d has not been found!n〃;n
}
本函数中使用的符号常量TYPE与例7。10的宏定义相同,等于struct stu。函数有两个形参,head是指向链表的指针变量,n为要查找的学号。进入while语句,逐个检查结点的num成员是否等于n,如果不等于n且指针域不等于NULL(不是最后结点)则后移一个结点,继续循环。如找到该结点则返回结点指针。 如循环结束仍未找到该结点则输出“未找到”的提示信息。
'例7。12'写一个函数,删除链表中的指定结点。删除一个结点有两种情况:
1。 被删除结点是第一个结点。这种情况只需使head指向第二个结点即可。即head=pb…》next。其过程如图7。5所示。
2。 被删结点不是第一个结点,这种情况使被删结点的前一结点指向被删结点的后一结点即可。即pf…》next=pb…》next。其过程如图7。6所示。
函数编程如下:
TYPE * delete(TYPE * head;int num)
{
TYPE *pf;*pb;
if(headNULL) /*如为空表, 输出提示信息*/
{ printf(〃nempty list!n〃);
goto end;}
pb=head;
while (pb…》num!=num && pb…》next!=NULL)
/*当不是要删除的结点,而且也不是最后一个结点时,继续循环*/
{pf=pb;pb=pb…》next;}/*pf指向当前结点,pb指向下一结点*/
if(pb…》numnum)
{if(pbhead) head=pb…》next;
/*如找到被删结点,且为第一结点,则使head指向第二个结点,
否则使pf所指结点的指针指向下一结点*/
else pf…》next=pb…》next;
free(pb);
printf(〃The node is deletedn〃);}
else
printf(〃The node not been foud!n〃);
end:
return head;
}
函数有两个形参,head为指向链表第一结点的指针变量,num删结点的学号。 首先判断链表是否为空,为空则不可能有被删结点。若不为空,则使pb指针指向链表的第一个结点。进入while语句后逐个查找被删结点。找到被删结点之后再看是否为第一结点,若是则使head指向第二结点(即把第一结点从链中删去),否则使被删结点的前一结点(pf所指)指向被删结点的后一结点(被删结点的指针域所指)。如若循环结束未找到要删的结点, 则输出“末找到”的提示信息。最后返回head值。
'例7。13'写一个函数,在链表中指定位置插入一个结点。在一个链表的指定位置插入结点, 要求链表本身必须是已按某种规律排好序的。例如,在学生数据链表中, 要求学号顺序插入一个结点。设被插结点的指针为pi。 可在三种不同情况下插入。
1。 原表是空表,只需使head指向被插结点即可。见图7。7(a)
2。 被插结点值最小,应插入第一结点之前。这种情况下使head指向被插结点,被插结点的指针域指向原来的第一结点则可。即:pi…》next=pb;
head=pi; 见图7。7(b)
3。 在其它位置插入,见图7。7(c)。这种情况下,使插入位置的前一结点的指针域指向被插结点,使被插结点的指针域指向插入位置的后一结点。即为:pi…》next=pb;pf…》next=pi;
4。 在表末插入,见图7。7(d)。这种情况下使原表末结点指针域指向被插结点,被插结点指针域置为NULL。即:
pb…》next=pi;
pi…》next=NULL; TYPE * insert(TYPE * head;TYPE *pi)
{
TYPE *pf;*pb;
pb=head;
if(headNULL) /*空表插入*/
(head=pi;
pi…》next=NULL;}
else
{
while((pi…》num》pb…》num)&&(pb…》next!=NULL))
{pf=pb;
pb=pb…》next; }/*找插入位置*/
if(pi…》numnum)
{if(headpb)head=pi;/*在第一结点之前插入*/
else pf…》next=pi;/*在其它位置插入*/
pi…》next=pb; }
else
{pb…》next=pi;
pi…》next=NULL;} /*在表末插入*/
}
return head;}
本函数有两个形参均为指针变量,head指向链表,pi 指向被插结点。函数中首先判断链表是否为空,为空则使head指向被插结点。表若不空,则用while语句循环查找插入位置。找到之后再判断是否在第一结点之前插入,若是则使head 指向被插结点被插结点指针域指向原第一结点,否则在其它位置插入, 若插入的结点大于表中所有结点,则在表末插入。本函数返回一个指针, 是链表的头指针。 当插入的位置在第一个结点之前时, 插入的新结点成为链表的第一个结点,因此head的值也有了改变, 故需要把这个指针返回主调函数。
'例7。14'将以上建立链表,删除结点,插入结点的函数组织在一起,再建一个输出全部结点的函数,然后用main函数调用它们。
#define NULL 0
#define TYPE struct stu
#define LEN sizeof(struct s