使用单链表数据结构存储结构化的学生信息

一、题目描述

定义一个学生结构体，包含有：学号，姓名，成绩。输入N个学生的信息，并进行基本的链表操作。（更好的阅读体验，请在我的博客网站上阅读此文：使用单链表数据结构存储结构化的学生信息）

二、分析与解答

这是一道主要考察基础知识点运用的题目，涉及到结构体、指针、字符数组等相关的概念。因此，要熟练的掌握这些知识点的定义与使用。

2.1学生结构体的定义

typedef struct student_node{

    unsigned num;  //学号，无符号整型

    char name[10];  //姓名，字符数组

    float score;   //成绩，浮点型

    struct student_node *next;
    
}StudentNode, *PStuNode;

其中，struct关键字表示定义的是结构体数据类型，student_node是结构体类型名，花括号中依次列举该类型的每个成员变量的类型及其名称，每个成员变量的数据类型可以是基本数据类型也可以是自定义数据类型。一旦定义了一个结构体类型，就可以像基本数据类型一样使用，定义该类型的变量、数组和指针。如下所示：

1）struct student_node stu_node;　　// 定义了一个student_node型的变量 stu_node；
2）struct student_node s[20];　　//定义了一个student_node类型的数组s，用于存放20个该类型的学生数据。
3）struct student_node *p;　　//定义了一个student_node型的指针变量p;
4）为指针p初始化赋值的方式，和基本数据类型一致: p = &stu_node。使用指针访问结构体变量的成员可以使用如下两种方式：
①(*结构体指针变量名).成员名;　　(*p).num;
②结构体指针变量名->成员名;　　p->num;

为了简化结构体变量的定义，可以使用C语言提供的类型别名定义语句typedef，为结构体类型取一个别名。StudentNode,*PStuNode就是struct student_node的别名，然后可以使用student_node的别名StudentNode定义变量stu_node，可以使用PStuNode定义指向student_node类型的指针p。如果不再使用student_node定义变量，则可以在定义结构体类型的时候省去，如果需要使用到，则不可以省略去。

2.2 使用尾插法建立不带头结点的学生链表

//尾插法创建学生链表.
StudentNode * init_list_tail(){

   int i=0,n;
   StudentNode *head = NULL, *tail = NULL, *p;

   //输入N个学生的信息
   scanf("%d",&n);

   while(i++<n){
   
           //申请节点所占用的内存空间
               if( (p = (StudentNode *)malloc(sizeof(StudentNode))) == NULL){
               
                   printf("memery is not available");
                   exit(1);

               }
               //录入学生节点的基本信息
               scanf("%u",&(p->num)); //输入学号,无符号整形

               getchar();//scanf//消除scanf函数不接收的 回车符(\n)
               gets(p->name);  //name中可以包含空格

               scanf("%f",&(*p).score); //注意这里的几个括号，'.'的优先级高于'*'，因此要打一个括号

               p->next = NULL;

               //当前申请的是第一个节点
               if(head == NULL){

                   head = tail = p;
           
               }else{
                   //链尾插值
               
                   tail->next = p;
                   tail = p;
               
               }
   }
   return head;                
}

init_list_tail()是返回值为StudentNode型指针的函数。
　　gets(p->name)是输入姓名字符串。在C语言中，输入字符的方式有getchar()、scanf("%s",str)、gets(str)，其中①scanf函数不能输入空格;②getchar()函数是逐个字符输入;③gets()会将'\n'作为输入终止符，因此要注意在这个函数前将回车符消除掉。

2.3 增加链表节点

//在链表头部新增学生节点信息
int insert_stu_head(PStuNode *head){

    PStuNode p;

     //申请节点所占用的内存空间
    if( (p = (PStuNode)malloc(sizeof(StudentNode))) == NULL){ // 标注 p 之乡的空间类型是 PStuNode。与 StudentNode * 相同的功能
     
         printf("memery is not available");
         return 0;
     }

     //录入学生节点的基本信息
     scanf("%u",&(p->num)); 

     scanf("%s",p->name); // %s,这里的字符串输入不能有空格

     scanf("%f",&(*p).score); 

     //头插法插入一个节点
     p->next = *head;
     *head = p;

     return 1; //只是返回标志
}

malloc()是申请内存空间的函数，与之对应的是free()函数。p = (PStuNode)malloc(sizeof(StudentNode)))代表申请sizeof(StudentNode)大小的内存空间，并转换为PStuNode类型的指针赋给p。

2.3 删除score<60的学生节点

//删除score<60的学生节点
void del_stu_by_score(PStuNode *head){

  PStuNode pre_p = *head, p = *head;

  while(p){
  
      //由于使用的是不带头结点的链表，因此，头节点需要区别处理
      if((p->score) < 60){
      
              PStuNode temp = p;
              if(p == *head){

                  *head = p->next;
                  pre_p = p =  *head;

              }else{

                  pre_p->next = p->next;
                  p = pre_p->next;

              }
              free(temp);

      }else{
      
          pre_p = p;
          p = pre_p->next;

      }

  }
}

因为删除的节点可能会是首节点，可能需要改变首节点的指向，因此要传入(PStuNode *head，二级指针)这个参数。由于使用的是不带头结点的链表，在做判断的时候，需要区分第一个节点和其余节点。

2.4 查询学生姓名为"xiaoming"的学生信息

StudentNode * search_stu_by_name(PStuNode head, char *str){

    PStuNode p = head;

    while(p){
        if( strcmp(p->name,str) == 0 ){
        
            p->next = NULL; //只返回p节点
            return p;
        }
        p = p->next;    
    }
    return NULL;

}

注意，这里的传参，是一个字符指针str。要注意字符指针和字符数组的区别，字符数组名是一个常量，字符指针变量本身是一个变量，用于存放字符串的首地址，字符串本身是存储在以该首地址开始的一块连续的内存空间中并以'\0'作为字符串的结束。
　　常用的字符串处理函数由<string.h>提供支持。①strlen，字符串长度统计函数；②strcat，连接两个字符串；③strcpy将一个字符串复制到另一个字符数组中；④strcmp，比较两个字符串的大小；⑤strlwr，将字符串中大写字母转换成小写字母；⑥strupr，将字符串中小写字母转换成大写字母。

2.5 修改学生信息

//修改学生学号为 modify_num 的学生姓名为 'itour'。1：成功，0：未找到该人
int edit_stu_by_num(PStuNode head){

      PStuNode p = head;

      unsigned modify_num;

      printf("请输入待修改学生信息的学号:  ");
      scanf("%u",&modify_num);

       while(p){
       
           if(p->num == modify_num){

                  char modify_name[10];  //修改后的姓名
                  printf("请输入num=%u的学生的姓名：",modify_num);
                  getchar();  //消除回车键的影响
                  gets(modify_name);

                  strcpy(p->name,modify_name);

                  return 1;
           }
           p = p->next;
       
       }
       return 0;
}

2.6 链表的遍历访问

void print_list(PStuNode head){

      PStuNode p = head;

      while(p){
      
          printf("num: %d \t name: %s \t  score: %.2f\n",p->num,p->name,p->score);

          p = p->next;
      
      }

}

三、总结

指针、结构体、字符串、数组，是C语言中最重要的几个模块。在编程开发中，这几个知识点往往会配合使用，比如常见的有：指向字符串的指针、指向数组的指针、指向结构体的指针、字符数组等等。熟练掌握后，使用起来会很灵活，能实现的功能也是异常强大。
　　使用C语言可以很方便的控制计算机硬件，因此，它会经常的被用在操作系统、嵌入式、物联网、驱动开发等领域。我们所熟知的操作系统，如Windows、Linux就是使用C语言进行开发的。操作系统的某些模块开发会经常的涉及到链表、结构体，比如常见的内存管理模块中，一个内存页就是使用一个结构体进行描述，多个内存页会使用链表进行连接起来，从而达到高效的使用。