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【嵌入式学习2】学生信息管理系统项目

news 来源：原创 2025/5/23 21:03:32

目录

要求：

学习要点：

1、学生结构体和链表的定义

①为什么结构体里面可以定义指针？

②为什么结构体中的指针可以是结构体类型？

③如何理解 *next 和 *head？

2、显示所有学生信息

3、添加学生信息

①为什么要将新指针的next指向head？

4、查询学生信息

5、修改学生信息

①为什么输入年龄的时候要用&node->age?

6、删除学生信息

①新增current和prev指针的作用？

②prev == NULL 代表什么意思？

③如果prev ！=NULL

④循环更新两个节点

7、排序学生信息

①为什么要重建链表？

最终代码：

要求：

  1. 使用动态链表管理学生数据：将学生数据存储在动态链表中，而不是静态数组中。

  2. 支持多字段排序功能：实现基于姓名、年龄或性别的排序。

  3. 实现数据的持久化存储：通过文件I/O操作将学生数据保存到文件中，并在程序启动时加载数据。

学习要点：

1、学生结构体和链表的定义

typedef struct stu {
    char name[30];  // 姓名
    int age;        // 年龄
    char sex[5];    // 性别
    struct stu *next; // 指向下一个学生
} STU;


// 全局链表头指针
STU *head = NULL;
①为什么结构体里面可以定义指针？

        结构体是一种用户自定义的数据类型，可以包含多个不同类型的成员。在结构体中定义指针，是为了实现更复杂的数据结构，例如链表、树等。链表是一种动态数据结构，通过在结构体中定义一个指向同一结构体类型的指针，可以将多个结构体连接起来，形成一个链表。

②为什么结构体中的指针可以是结构体类型？

        在C语言中，结构体可以包含指向自身的指针。这是因为结构体的定义是在编译时完成的，而指针的大小是固定的（通常为4字节或8字节，取决于平台），与它指向的数据类型的实际大小无关。因此，即使结构体的定义尚未完全完成，编译器也可以确定指针的大小。

③如何理解 *next 和 *head？

        每个链表节点（STU结构体）都有一个next指针。next 指向链表中的下一个节点，通过这种方式，多个节点可以连接起来形成一个链表。如果一个节点的next指针为NULL，表示该节点是链表的最后一个节点。

   head 是一个指针，用于标识链表的起始位置。如果head为NULL，表示链表为空。通过head可以访问链表中的第一个节点，进而通过next指针遍历整个链表。

head -> node1 -> node2 -> NULL

  • head 是一个指针，指向node1。

  • node1->next 是一个指针，指向node2。

  • node2->next 是一个指针，值为NULL，表示链表结束。

2、显示所有学生信息

void show_all_stu() {
    printf("学生信息如下：\n");
    STU *current = head;
    while (current != NULL) {
        printf("%s    %d    %s\n", current->name, current->age, current->sex);
        current = current->next;
    }
}
  • current 是一个临时指针，用于遍历链表。
  • 初始时，current指向head。
  • 每次循环中，通过current->next移动到下一个节点，直到current为NULL（链表结束）。

3、添加学生信息

void add_stu() {
    STU *new_stu = (STU *)malloc(sizeof(STU));
    if (new_stu == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return;
    }

    printf("请输入姓名：");
    scanf("%s", new_stu->name);
    printf("请输入年龄：");
    scanf("%d", &new_stu->age);
    printf("请输入性别(男或女)：");
    scanf("%s", new_stu->sex);

    new_stu->next = head;
    head = new_stu;
}
  • 使用 malloc 动态分配一个学生节点。
  • 将新节点插入到链表头部（即新节点的 next 指向当前的 head，然后将 head 更新为新节点）。
①为什么要将新指针的next指向head？

        在链表操作中，将新节点插入到链表头部是一种常见的操作方式，这种方式可以快速地将新节点添加到链表中，而不需要遍历整个链表。

        假设我们有一个链表，其结构如下：head -> node1 -> node2 -> NULL

        现在我们创建了一个新的节点new_stu，并希望将它插入到链表的头部。插入后的链表结构应该是：head -> new_stu -> node1 -> node2 -> NULL

        为了实现这一点，我们需要进行以下两步操作：

        ①将new_stu的next指向head,将新节点的next指针指向当前的链表头部（head），new_stu->next 的值：new_stu->next 被设置为 head 的值，即 node1 的地址：new_stu -> next = head

        ②将new_stu赋值给head，head 的值被更新为 new_stu 的地址，head 现在指向 new_stu，而 new_stu->next 仍然指向 node1：head = new_stu

        此时链表结构：head -> new_stu -> node1 -> node2 -> NULL

4、查询学生信息

STU *find_stu_node(char *name) {
    STU *current = head;
    while (current != NULL) {
        if (strcmp(current->name, name) == 0) {
            return current;
        }
        current = current->next;
    }
    return NULL;
}

void show_one_stu() {
    printf("请输入需要找的学生姓名：");
    char name[30];
    scanf("%s", name);

    STU *node = find_stu_node(name);
    if (node != NULL) {
        printf("%s 信息如下\n", name);
        printf("%s    %d    %s\n", node->name, node->age, node->sex);
    } else {
        printf("没有 %s 相关信息\n", name);
    }
}
  • find_stu_node 函数通过遍历链表查找指定姓名的学生节点。
  • show_one_stu 函数调用 find_stu_node，如果找到学生，则打印其信息；否则提示未找到。

5、修改学生信息

void modify_one_stu() {
    printf("请输入需要修改的学生姓名：");
    char name[30];
    scanf("%s", name);

    STU *node = find_stu_node(name);
    if (node != NULL) {
        printf("学生原来的信息：\n");
        printf("%s    %d    %s\n", node->name, node->age, node->sex);
        printf("\n");
        printf("请输入新的学生信息：\n");

        printf("请输入姓名：");
        scanf("%s", node->name);
        printf("请输入年龄：");
        scanf("%d", &node->age);
        printf("请输入性别(男或女)：");
        scanf("%s", node->sex);

        printf("信息更新成功，新信息如下：\n");
        printf("%s    %d    %s\n", node->name, node->age, node->sex);
    } else {
        printf("没有 %s 相关信息\n", name);
    }
}
①为什么输入年龄的时候要用&node->age?
  • 对于scanf函数，当需要读取的数据类型是非数组类型（如int、float、double等）时，必须提供变量的地址，因为scanf需要知道将读取到的数据存储到哪里。
  • 对于scanf函数，当需要读取的数据类型是数组类型（如char数组，用于存储字符串）时，可以直接传递数组名，因为数组名本身就是一个指向数组首元素的指针。

6、删除学生信息

void del_one_stu() {
    printf("请输入需要删除的学生姓名：");
    char name[30];
    scanf("%s", name);

    STU *current = head;// 从链表头部开始
    STU *prev = NULL;

    while (current != NULL) {
        if (strcmp(current->name, name) == 0) {
            if (prev == NULL) {
                // 删除头节点
                head = current->next;
            } else {
                // 删除中间或尾节点
                prev->next = current->next;
            }
            free(current);
            printf("%s 删除成功\n", name);
            return;
        }
        prev = current;
        current = current->next;
    }

    printf("没有 %s 相关信息\n", name);
}
①新增current和prev指针的作用？

        在链表中删除一个节点时，需要更新前一个节点的next指针，使其指向被删除节点的下一个节点。为了实现这一点，我们需要跟踪当前节点的前一个节点，这就是prev指针的作用

  • current指针：用于遍历链表，指向当前正在检查的节点。
  • prev指针：用于跟踪current指针的前一个节点。
②prev == NULL 代表什么意思？

说明当前节点是链表的第一个节点（即head），需要删除head节点直接将当前节点（head也可以是current的next赋值给head）即可。

③如果prev ！=NULL

需要将前一个节点的next指向当前节点的next（prev->next = current->next;）删除当前节点

④循环更新两个节点
  • prev = current;
  • current = current->next;

7、排序学生信息

void sort_stu() {
    printf("请选择排序字段：\n");
    printf("1. 按姓名排序\n");
    printf("2. 按年龄排序\n");
    printf("3. 按性别排序\n");
    int choice;
    scanf("%d", &choice);

    STU *arr[100];
    int count = 0; //count 用于记录数组中存储的节点数量

    STU *current = head;
    while (current != NULL) {
        arr[count++] = current;//遍历链表，将每个节点的指针存储到数组 arr 中
        current = current->next;
    }

    for (int i = 0; i < count - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < count - i - 1; j++) {
            int cmp;
            if (choice == 1) {
                cmp = strcmp(arr[j]->name, arr[j + 1]->name);
               //如果第一个字符串大于第二个字符串，返回值大于0；相等，返回0；小于，返回值小于0
            } else if (choice == 2) {
                cmp = arr[j]->age - arr[j + 1]->age;
                //比较两个整数（年龄），如果第一个年龄大于第二个年龄，返回值大于0；否则小于0
            } else if (choice == 3) {
                cmp = strcmp(arr[j]->sex, arr[j + 1]->sex);
            }
            if (cmp > 0) {
                STU *temp = arr[j];//临时变量，用于存储交换过程中的节点指针
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }

    // 重建链表
    for (int i = 0; i < count - 1; i++) {
        arr[i]->next = arr[i + 1];
    }
    if (count > 0) {
        arr[count - 1]->next = NULL;//最后一个节点的 next 指针设置为 NULL
    }
    head = arr[0];//更新链表的头指针 head
}
①为什么要重建链表？

        在链表排序的过程中，重建链表是一个关键步骤，其目的是将排序后的节点重新连接起来，形成一个有序的链表。这是因为链表的节点在内存中是分散存储的，排序操作只是改变了节点的顺序，而没有改变它们在内存中的位置。

最终代码：

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

// 定义学生结构体
typedef struct stu {
    char name[30];  // 姓名
    int age;        // 年龄
    char sex[5];    // 性别
    struct stu *next; // 指向下一个学生
} STU;

// 全局链表头指针
STU *head = NULL;

// 帮助菜单显示函数
void help_menu() {
    printf("\n");
    printf("     欢迎使用本学生信息管理系统\n");
    printf("* ================================ *\n");
    printf("* 1. 添加                          *\n");
    printf("* 2. 显示                          *\n");
    printf("* 3. 查询                          *\n");
    printf("* 4. 修改                          *\n");
    printf("* 5. 删除                          *\n");
    printf("* 6. 排序                          *\n");
    printf("* 7. 保存到文件                    *\n");
    printf("* 8. 从文件加载                    *\n");
    printf("* 9. 退出                          *\n");
    printf("* ================================ *\n");
}

// 显示所有学生信息
void show_all_stu() {
    printf("学生信息如下：\n");
    STU *current = head;
    while (current != NULL) {
        printf("%s    %d    %s\n", current->name, current->age, current->sex);
        current = current->next;
    }
}

// 添加学生信息
void add_stu() {
    STU *new_stu = (STU *)malloc(sizeof(STU));
    if (new_stu == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return;
    }

    printf("请输入姓名：");
    scanf("%s", new_stu->name);
    printf("请输入年龄：");
    scanf("%d", &new_stu->age);
    printf("请输入性别(男或女)：");
    scanf("%s", new_stu->sex);

    new_stu->next = head;
    head = new_stu;
}

// 查询学生所在的节点
STU *find_stu_node(char *name) {
    STU *current = head;
    while (current != NULL) {
        if (strcmp(current->name, name) == 0) {
            return current;
        }
        current = current->next;
    }
    return NULL;
}

// 打印找到学生的信息
void show_one_stu() {
    printf("请输入需要找的学生姓名：");
    char name[30];
    scanf("%s", name);

    STU *node = find_stu_node(name);
    if (node != NULL) {
        printf("%s 信息如下\n", name);
        printf("%s    %d    %s\n", node->name, node->age, node->sex);
    } else {
        printf("没有 %s 相关信息\n", name);
    }
}

// 修改某个学生的信息
void modify_one_stu() {
    printf("请输入需要修改的学生姓名：");
    char name[30];
    scanf("%s", name);

    STU *node = find_stu_node(name);
    if (node != NULL) {
        printf("学生原来的信息：\n");
        printf("%s    %d    %s\n", node->name, node->age, node->sex);
        printf("\n");
        printf("请输入新的学生信息：\n");

        printf("请输入姓名：");
        scanf("%s", node->name);
        printf("请输入年龄：");
        scanf("%d", &node->age);
        printf("请输入性别(男或女)：");
        scanf("%s", node->sex);

        printf("信息更新成功，新信息如下：\n");
        printf("%s    %d    %s\n", node->name, node->age, node->sex);
    } else {
        printf("没有 %s 相关信息\n", name);
    }
}

// 删除某个学生
void del_one_stu() {
    printf("请输入需要删除的学生姓名：");
    char name[30];
    scanf("%s", name);

    STU *current = head;
    STU *prev = NULL;

    while (current != NULL) {
        if (strcmp(current->name, name) == 0) {
            if (prev == NULL) {
                // 删除头节点
                head = current->next;
            } else {
                // 删除中间或尾节点
                prev->next = current->next;
            }
            free(current);
            printf("%s 删除成功\n", name);
            return;
        }
        prev = current;
        current = current->next;
    }

    printf("没有 %s 相关信息\n", name);
}

// 排序学生信息
void sort_stu() {
    printf("请选择排序字段：\n");
    printf("1. 按姓名排序\n");
    printf("2. 按年龄排序\n");
    printf("3. 按性别排序\n");
    int choice;
    scanf("%d", &choice);

    STU *arr[100];
    int count = 0;

    STU *current = head;
    while (current != NULL) {
        arr[count++] = current;
        current = current->next;
    }

    for (int i = 0; i < count - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < count - i - 1; j++) {
            int cmp;
            if (choice == 1) {
                cmp = strcmp(arr[j]->name, arr[j + 1]->name);
            } else if (choice == 2) {
                cmp = arr[j]->age - arr[j + 1]->age;
            } else if (choice == 3) {
                cmp = strcmp(arr[j]->sex, arr[j + 1]->sex);
            }
            if (cmp > 0) {
                STU *temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }

    // 重建链表
    for (int i = 0; i < count - 1; i++) {
        arr[i]->next = arr[i + 1];
    }
    if (count > 0) {
        arr[count - 1]->next = NULL;
    }
    head = arr[0];
}

// 保存学生信息到文件
void save_to_file() {
    FILE *fp = fopen("students.dat", "wb");
    if (fp == NULL) {
        printf("文件打开失败\n");
        return;
    }

    STU *current = head;
    while (current != NULL) {
        fwrite(current, sizeof(STU), 1, fp);
        current = current->next;
    }

    fclose(fp);
    printf("数据已保存到文件 students.dat\n");
}

// 从文件加载学生信息
void load_from_file() {
    FILE *fp = fopen("students.dat", "rb");
    if (fp == NULL) {
        printf("文件打开失败\n");
        return;
    }

    STU *new_stu;
    while (fread(&new_stu, sizeof(STU), 1, fp) == 1) {
        new_stu->next = head;
        head = new_stu;
    }

    fclose(fp);
    printf("数据已从文件 students.dat 加载\n");
}

int main() {
    while (1) {
        help_menu();
        printf("请输入指令数字：");
        int cmd;
        scanf("%d", &cmd);

        switch (cmd) {
            case 1:
                add_stu();
                break;
            case 2:
                show_all_stu();
                break;
            case 3:
                show_one_stu();
                break;
            case 4:
                modify_one_stu();
                break;
            case 5:
                del_one_stu();
                break;
            case 6:
                sort_stu();
                break;
            case 7:
                save_to_file();
                break;
            case 8:
                load_from_file();
                break;
            case 9:
                printf("退出系统\n");
                return 0;
            default:
                printf("指令数字错误，请重新输入\n");
        }
    }

    return 0;
}

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