4884

Структуры и объединения. Перечисления. Поиск и сортировка в массивах структур

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Структуры и объединения. Перечисления. Поиск и сортировка в массивах структур. Подобно тому, как массив является совокупностью элементов одного типа, структуры в С++ представляют собой совокупность элементов произвольных типов, например: struct Stud...

Русский

2012-11-28

57.5 KB

7 чел.

Структуры и объединения. Перечисления. Поиск и сортировка в массивах структур.

Подобно тому, как массив является совокупностью элементов одного типа, структуры в С++ представляют собой совокупность элементов произвольных типов, например:

struct Student

{

 char name[128];      // Имя: "Андрей Петров"

 char faculty[128];   // Факультет: "ПМ-ПУ"

 unsigned int course; // Курс: 2

 unsigned int id;     // Номер зачетки: 234534

 float grade;         // Средний балл: 4.99

};

Здесь определяется новый тип данных Student, который описывает некоторую информацию о студенте. Заметим, что после закрывающей фигурной скобки, закрывающей определение структуры, обязательно ставится ‘;’. Теперь можно описывать переменные типа Student так же, как и любые другие:

Student s;        // Переменная типа Student

Student group[10]; // Массив элементов типа Student

Student * ps;      // Указатель на переменную типа Student

Инициализировать переменные-структуры можно аналогично массивам:

Student s = { "Andrey Petrov", "PM-PU", 2, 234534, 4.99 };

Обращаться к элементам структуры можно с помощью операции '.' (в случае непосредственной работы с переменной типа struct), а также используя операцию '->' (в случае косвенного обращения к переменной через указатель):

s.name = "Sergei Gerasimov";

s.course++;

ps = & s;

ps->id = 123123;

ps->grade = 4.5;

Объекты структурного типа могут быть присвоены, переданы как фактические параметры функций и возвращены функциями в качестве результата. Другие допустимые операции, например, такие, как сравнение ( == и != ), не определены. Размер объекта структурного типа не обязательно равен сумме размеров всех его членов. Это происходит по той причине, что на многих машинах требуется размещать объекты определенных типов, только выравнивая их по некоторой, зависящей от системы адресации, границе (или просто потому, что работа при таком выравнивании будет более эффективной).

Заметим, что тип можно использовать сразу после его появления в описании, еще до того, как будет завершено все описание:

struct Human // Структура описывает элемент в дереве родословной

{

  Human * mother;   // Указатели на родителей

  Human * father;

  Human * children; // Указатель на массив детей

};

Однако описывать объекты типа структуры нельзя, пока не появится полное её описание, поскольку компилятор не может определить размер структуры:

struct Student

{

  Student neighbor; // Ошибка!

};

Чтобы позволить нескольким структурным типам ссылаться друг на друга, можно просто описать имя одного из них как имя некоторого структурного типа:

 

struct Family; // Будет определена позднее (forward declaration)

struct Human

{

  Human * mother;

  Human * father;

  Human * children;

  Family * family;

};

struct Family

{

  Human * members;

}

Объединения.

Объединения представляют собой специальный механизм для экономии памяти. Рассмотрим пример структуры, описывающей элементы, содержащие некоторую строковую (s_value) либо целочисленную (i_value) информацию в зависимости от значения поля type:

struct Element

{

  char type;

  char s_value *; // Используется только если type == 's'

  int i_value;    // Используется только если type == 'i'

};

В этом случае очевидно, что в любой момент либо s_value, либо i_value не используется и, следовательно, выделенная для них память расходуется впустую. В таком случае удобно описать обе эти переменные в виде объединения:

struct Element

{

  char type;

  union

  {

     char s_value[128]; // Используется только если type == 's'

     int i_value;       // Используется только если type == 'i'

  };

};

Объединение гарантирует, что при выделении памяти все его члены будут размещаться начиная с одного адреса. Таким образом, все члены объединения занимают такой же объем памяти, какой требуется для размещения наибольшего члена объединения. Разумеется, вся ответственность за корректное использование объединения (т.е. соответствие записи и чтения разных элементов в различных частях программы) лежит на программисте.

Перечисления.

Нередко возникает необходимость описания объектов, имеющих фиксированный набор возможных значений-состояний. Например, моделируя работу лифта, можно перечислить возможные состояния, в которых он может находиться (упрощённо):

- лифт стоит, ожидая пассажиров;

- лифт движется вверх;

- лифт движется вниз;

- лифт сломан.

Можно описать состояния лифта набором констант, например:

const int ELEVATOR_STOPPED = 1;

const int ELEVATOR_MOVING_UP = 2;

const int ELEVATOR_MOVING_DOWN = 3;

const int ELEVATOR_DISABLED = 4;

Однако, такой подход может вызвать проблему:

struct Elevator

{

  int state; // Тип int, может принимать любые значения 

};

Elevator e;

e.state = ELEVATOR_STOPPED; // OK

e.state = 5; // Смысловая ошибка, но компилятор ее не видит!


Гораздо удобнее для таких целей использовать перечисления:

enum ElevatorState

{

  ELEVATOR_STOPPED = 1,

  ELEVATOR_MOVING_UP,

  ELEVATOR_MOVING_DOWN,

  ELEVATOR_DISABLED

};

struct Elevator

{

  ElevatorState state;

};

Elevator e;

e.state = ELEVATOR_STOPPED; // ОК

e.state = 5; // Ошибка, неявное преобразование int к enum запрещено

Элементы перечисления, если их значение не указано явно, получают последовательные значения с шагом 1, и начинаются с 0. Таким образом, в приведенном выше примере значение всех элементов ElevatorState совпадает со значением соответствующих констант, рассмотренных ранее. Имя перечисления становится новым типом. С помощью стандартных преобразований тип перечисления может неявно приводиться к типу int. Обратное преобразование (из типа int в перечисление) должно быть задано явно.

Поиск и сортировка в массивах структур.

Структуры могут представлять собой достаточно сложные сущности с большим количеством различных элементов, поэтому поиск и сортировка приобретают дополнительную «степень свободы», связанную с тем, что критерии поиска и упорядочивания элементов зависят от составных элементов структуры. Элемент структуры, по которому осуществляется поиск и сортировка, часто называют ключом.

Кроме того, непосредственное копирование и обмен структур становится достаточно трудоемкой операцией ввиду их большого объема, и прямое применение алгоритмов сортировки с большим количеством обменных операций может оказаться нецелесообразным.

В связи с этим, более эффективным подходом будет создание дополнительного массива, хранящего указатели на структуры. В этом случае, изменение порядка элементов в этом массиве сводится к обмену местами только значений указателей (т.е. адресов структур), что гораздо более эффективно:

Подобный массив, позволяющий обеспечить упорядоченный доступ к элементам без изменения исходного расположения элементов, называют индексом. Легко видеть, что можно без труда хранить и несколько таких индексов, упорядоченных в соответствии с различными критериями. Это позволяет организовать эффективный поиск по разным ключам, без необходимости пересортировки.


S1

2

S3

S4

S5

S6

S1

S2

S3

S4

S5

S6

&S1

p1

p2

p3

p4

p5

p6

&S2

&S3

&S4

&S5

&S6

&S3

p1

p2

p3

p4

p5

p6

&S1

&S4

&S6

&S2

&S5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68262. ІНТЕГРОВАНА СИСТЕМА КОНТРОЛЮ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ У ВИРОБНИЦТВІ 466 KB
  Метою дисертаційного дослідження є створення методичних основ побудови інтегрованих систем контролю ефективності використання електричної енергії в суспільному виробництві які ґрунтуються на поєднанні удосконалених методик нормування питомих витрат електроенергії та удосконалених систем...
68263. ОСОБЛИВОСТІ НЕОДНОРІДНИХ СТРУКТУР У ФЕРИТ-ГРАНАТОВИХ ПЛІВКАХ 417 KB
  Спінпереорієнтаційний фазовий перехід першого роду від осьової фази до кутової фази відбувається шляхом зародкоутворення нової фази у доменній межі початкової фази. Особливості СПФП пояснено уявленням про зародок нової фази як про статичний солітон розміри якого зростають зі зміною співвідношення між константами анізотропії.
68264. ПРОБЛЕМА ШКІЛЬНОГО ПІДРУЧНИКА У ПЕРІОДИЧНИХ ФАХОВИХ ВІТЧИЗНЯНИХ ВИДАННЯХ (50-ті рр. ХХ ст. – поч. ХХІ століття) 218 KB
  Зміст освіти знаходить своє відображення в шкільних підручниках через що вони теж відповідно змінюються. Однією з багатьох проблем які необхідно розвязати педагогічній науці на сучасному етапі є створення якісного шкільного підручника нового типу за змістом функціями принципами структурування змісту тощо.
68265. Алопластика післяопераційних ускладнених вентральних гриж великих розмірів 262.5 KB
  Однією з найбільш дискутабельних і актуальних проблем планової та ургентної хірургії на сьогоднішній день є лікування й реабілітація хворих на післяопераційні вентральні грижі. Зростання захворюваності на післяопераційні вентральні грижі у першу чергу пов’язано із застосуванням традиційних...
68266. АДМІНІСТРАТИВНЕ СУДОЧИНСТВО У СПРАВАХ, ПОВ’ЯЗАНИХ ІЗ ВИБОРЧИМ ПРОЦЕСОМ 154 KB
  Захист виборчих прав свобод і законних інтересів забезпечується наявністю регламентованої адміністративної та судової процесуальної форми. Судовий порядок вирішення виборчих спорів забезпечує незалежність та неупередженість прийняття рішень гарантує їх обєктивність.
68267. Діалогічність свята (на прикладі культури народів Криму) 130 KB
  Актуальність дослідження свята як культурної форми зумовлена тим що воно завжди несе в собі позитивну емоційночуттєву компоненту що сприяє створенню справжньої конструктивної діалогічності як основи реалізації принципів толерантності та добросусідства.
68268. МОДЕЛІ БЕЗПЕКИ У ЧОРНОМОРСЬКОМУ РЕГІОНІ В СУЧАСНИХ МІЖНАРОДНО-ПОЛІТИЧНИХ КОНЦЕПЦІЯХ 161.5 KB
  Роль ЧР у світовій політиці і глобальній економіці є великою але при цьому складається загрозлива ситуація вакууму безпеки що актуалізує вивчення підходів дослідників різних країн до проблем безпеки в Причорномор’ї; пріоритетів зовнішньої політики України...
68269. Муніципальна влада в Україні: конституційно-правові проблеми організації та функціонування 281.5 KB
  Влада як соціальний феномен завжди привертала і буде привертати увагу дослідників різних галузей соціогуманітарних наук. Особливо це проявляється у переломні епохи соціально-політичного розвитку, коли змінюються політичні режими або реальною стає загроза дестабілізації механізму...
68270. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРАВ ЛЮДИНИ У ПРОВАДЖЕННІ У СПРАВАХ ПРО ПОРУШЕННЯ МИТНИХ ПРАВИЛ 324.5 KB
  Особливого значення вказана діяльність набуває під час притягнення осіб, які вчинили порушення митних правил (далі – ПМП), до адміністративної відповідальності, адже саме в компетенцію посадових осіб митних органів входить виявлення та припинення вказаних правопорушень...