基础篇04-5——结构体数组与数组的综合运用

在C语言中，结构体（struct）是一种用户定义的数据类型，它可以包含多种不同类型的数据。结构体数组则是一种用来处理同一类型结构体数据的有效方式。在结构体中使用数组和字符串，可以更好地管理复杂的数据结构，尤其是在需要存储多个相关数据时。本文将通过实例展示如何在结构体中使用数组和字符串，并结合结构体数组进行有效管理。

一、定义结构体

1.1 基础的结构体

首先，我们定义一个简单的结构体，例如一个学生结构体，包含学生的姓名、年龄和成绩。

#include <stdio.h>

#define MAX_NAME_LEN 50 // 定义最大姓名长度
#define MAX_STUDENTS 10 // 定义最大学生数量

// 学生结构体
struct Student {
    char name[MAX_NAME_LEN]; // 学生姓名
    int age;                 // 学生年龄
    float score;             // 学生成绩
};

在上述结构体中，name是一个字符数组，用于存储学生的姓名。age是一个整型，用于存储年龄，而score是一个浮点型，用于存储成绩。

二、结构体数组的定义与使用

2.1 定义结构体数组

定义一个结构体数组来存储多个学生的信息：

struct Student students[MAX_STUDENTS]; // 创建一个结构体数组

2.2 输入学生信息

我们可以通过循环来输入多个学生的信息。下面的代码实现了从用户输入学生姓名、年龄和成绩，并存储到结构体数组中。

int main() {
    int count = 0; // 当前学生数量

    // 输入学生信息
    while (count < MAX_STUDENTS) {
        printf("输入学生姓名 (输入 'exit' 退出): ");
        char temp[MAX_NAME_LEN]; // 临时存储输入的姓名
        scanf("%s", temp); // 输入姓名

        // 检查是否退出
        if (strcmp(temp, "exit") == 0) {
            break; // 输入 'exit' 后退出
        }

        // 存储学生信息
        strcpy(students[count].name, temp); // 复制姓名
        printf("输入年龄: ");   
        scanf("%d", &students[count].age); // 输入年龄
        printf("输入成绩: ");
        scanf("%f", &students[count].score); // 输入成绩

        count++; // 计数增加
    }
    
    // 输出学生信息   
    printf("\n学生信息：\n");
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        printf("姓名: %s, 年龄: %d, 成绩: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].score);
    }

    return 0;
}

2.3 解析代码

1. 输入循环：程序使用while循环来不断输入学生信息，直到输入数量达到最大值或用户输入exit为止。
2. 字符串复制：使用strcpy函数将输入的姓名复制到结构体的name成员中。
3. 输出学生信息：在输入结束后，通过循环遍历结构体数组并输出所有学生的信息。

三、结构体中的数组

3.1 在结构体中使用数组

除了单一的基本数据类型，结构体也可以包含数组。例如，我们可以将结构体修改为包含一个数组，用于存储一个学生的多门课程成绩。

#define MAX_COURSES 5 // 定义最大学科数量

struct Student {
    char name[MAX_NAME_LEN]; // 学生姓名
    int age;                 // 学生年龄
    float scores[MAX_COURSES]; // 学生的多门课程成绩
    float average;           // 平均分
};

3.2 计算平均分

在输入每位学生的课程成绩后，我们可以计算他们的平均分。这可以通过遍历courses数组实现。

void calculate_average(struct Student *s) {
    float total = 0;
    for (int i = 0; i < MAX_COURSES; i++) {
        total += s->scores[i]; // 累加每门课程的成绩
    }
    s->average = total / MAX_COURSES; // 计算平均分
}

3.3 示例代码

将所有部分结合，以下是完整的代码示例，展示如何使用包含数组的结构体和结构体数组来输入学生信息并计算每个学生的课程成绩平均值。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAX_NAME_LEN 50   // 最大姓名长度
#define MAX_STUDENTS 10   // 最大学生数量
#define MAX_COURSES 5     // 最大学科数量

// 学生结构体
struct Student {
    char name[MAX_NAME_LEN]; // 学生姓名
    int age;                 // 学生年龄
    float scores[MAX_COURSES]; // 学生课程成绩
    float average;           // 学生平均分
};

// 计算平均分
void calculate_average(struct Student *s) {
    float total = 0;
    for (int i = 0; i < MAX_COURSES; i++) {
        total += s->scores[i]; // 累加成绩
    }
    s->average = total / MAX_COURSES; // 计算平均值
}

int main() {
    struct Student students[MAX_STUDENTS]; // 学生结构体数组
    int count = 0; // 当前学生数量

    // 输入学生信息
    while (count < MAX_STUDENTS) {
        printf("输入学生姓名 (输入 'exit' 退出): ");
        char temp[MAX_NAME_LEN]; // 临时存储输入的姓名
        scanf("%s", temp); // 输入姓名

        // 检查是否退出
        if (strcmp(temp, "exit") == 0) {
            break; // 输入 'exit' 退出
        }

        // 存储学生信息
        strcpy(students[count].name, temp); // 复制姓名
        printf("输入年龄: ");
        scanf("%d", &students[count].age); // 输入年龄

        // 输入课程成绩
        printf("输入 %d 门课程的成绩：\n", MAX_COURSES);
        for (int j = 0; j < MAX_COURSES; j++) {
            printf("课程 %d：", j + 1);
            scanf("%f", &students[count].scores[j]); // 存储每门课程成绩
        }

        // 计算平均分
        calculate_average(&students[count]);

        count++; // 学生数量加1
    }

    // 输出学生信息
    printf("\n学生信息：\n");
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        printf("姓名: %s, 年龄: %d, 平均分: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].average);
    }

    return 0;
}

解析代码

1. 结构体数组：定义学生数组students，以存储多个学生的详细信息。
2. 输入及处理：程序接收每个学生的姓名、年龄和多个课程的成绩，并在传递结构体指针后计算平均成绩。
3. 输出：程序在所有信息输入后，打印每个学生的姓名、年龄和计算出的平均分。

总结

通过本篇文章的学习，我们了解了如何使用结构体数组、字符串和数组在C语言中处理复杂的数据。结构体不仅可以存储不同类型的变量，还可以包含数组用于管理多个相关数据。结合数组和结构体，使得数据组织和管理变得更加简洁和高效。这种组合在实际编程中极为常见，尤其在处理更复杂的应用时，如学生管理系统、图书信息管理等。通过充分理解这些基本概念，程序员能够编写出更高效、更易于管理的代码。