第11章_指针与动态数据结构

1.概述2.指针引用与赋值3.整型指针4.与指针相关的函数和语句5.指针数组6.动态链表7.习题十一第十一章指针与动态数据结构7《FORTRAN90程序设计》课多媒体课件11.1概述/概述静态数据结构:在编译时为其分配存储空间,大小不能改变。静态数据结构优点:分配算法简单,易于实现,使用方便。静态数据结构缺点:易浪费存储空间,易产生下标越界错误。动态数据结构:在运行时为其分配存储空间,大小可改变。动态数据结构优点:可节约存储空间，灵活，应用广。动态数据结构缺点:分配算法复杂,实现难度大。象链表、树结构、图结构等数据结构都适合用动态数据结构实现，指针是实现动态数据结构的有效手段。指针和动态数据结构广泛应用于软件设计，熟练掌握和灵活应用指针和动态数据结构求解问题，可使程序更加简洁、紧凑、高效。11.1概述第十一章指针与动态数据结构概述存储结构访问方式指针声明指针状态11.1概述/存储结构存储单元地址:存储单元在内存中的排列序号（编号）。存储分配:系统为变量、数组、结构体、指针分配连续存储单元，用于存储有关数据，其变量名、数组名、结构体名、指针名代表连续存储单元首地址。指针变量（指针）:为其分配的存储单元用于保存其它变量、数组、结构体的地址。通过改变其所存储的地址内容实现动态数据结构。示例：INTEGER,TARGET::I=1255REAL::R=534.45CHARACTER*5::S='CHINA‘INTEGER::A(3)=(/35,45,55/)INTEGER,POINTER::PP=I11.1概述第十一章指针与动态数据结构概述存储结构访问方式指针声明指针状态11.1概述/访问方式11.1概述第十一章指针与动态数据结构直接访问:直接访问存储单元中的内容。如对普通变量、数组元素、结构体成员的访问，采用直接访问方式。如图11-2所示。间接访问:先从存储单元中得到被访问存储单元地址，然后通过该地址访问被访问存储单元中的内容。如对指针变量的访问，采用间接访问方式。如图11-3所示。指针变量存储单元中保存目标变量地址，通常用箭头表示。F90指针保存目标变量名称，将指针看成目标变量的别名。指针变量声明后,未分配存储空间,访问前需分配存储空间。(示例)I125125J3753*125I=125J=3*IPI125125J3753*1253*PI地址I=125P=IJ=3*I概述存储结构访问方式指针声明指针状态11.1概述/指针声明11.1概述第十一章指针与动态数据结构POINTER属性:通过POINTER属性声明指针变量。TARGET属性:通过TARGET属性声明指针可指的目标变量。一般格式：类型描述,POINTER[::]指针变量名{,指针变量名}或POINTER指针变量名{,指针变量名}例：REALQ1,Q2INTEGER,POINTER::P1,P2!声明指向整型变量的指针P1和P2POINTERQ1!声明指向实型变量的指针Q1POINTERIQ1,IQ2!声明指向整型变量的指针IQ1和IQ2概述存储结构访问方式指针声明指针状态11.1概述/指针状态11.1概述第十一章指针与动态数据结构指针有三种状态:未定义、空指针、被关联。未定义：程序在初始状态中未定义所有指针。空指针：指针已定义，但未成为目标变量别名。被关联：指针已定义，已成为目标变量别名。概述存储结构访问方式指针声明指针状态11.1概述/概述/动态数据结构示例静态数据结构:在编译时为其分配存储空间,大小不能改变。静态数据结构优点:分配算法简单,易于实现,使用方便。静态数据结构缺点:易浪费存储空间,易产生下标越界错误。动态数据结构:在运行时为其分配存储空间,大小可改变。动态数据结构优点:可节约存储空间，灵活，应用广。动态数据结构缺点:分配算法复杂,实现难度大。象链表、树结构、图结构等数据结构都适合用动态数据结构实现，指针是实现动态数据结构的有效手段。指针和动态数据结构广泛应用于软件设计，熟练掌握和灵活应用指针和动态数据结构求解问题，可使程序更加简洁、紧凑、高效。11.1概述第二章FORTRAN90开发环境a1a2an链表树结构图结构概述存储结构访问方式指针声明指针状态11.1概述/存储结构/示例存储单元地址:存储单元在内存中的排列序号（编号）。存储分配:系统为变量、数组、结构体、指针分配连续存储单元，用于存储有关数据，其变量名、数组名、结构体名、指针名代表连续存储单元首地址。指针变量（指针）:为其分配的存储单元用于保存其它变量、数组、结构体的地址。通过改变其所存储的地址内容实现动态数据结构。示例：INTEGER,TARGET::I=1255REAL::R=534.45CHARACTER*5::S='CHINA‘INTEGER::A(3)=(/35,45,55/)INTEGER,POINTER::PP=I11.1概述第十一章指针与动态数据结构1255534.45CHINA3545551000······整型变量I,地址1000,4字节,值1255实型变量R,地址1004,4字节,值534.45字符型变量S,地址1008,5字节,值CHINA整型数组A,地址1013,12字节,值35、45、55指针变量P,地址1025,4字节,值为10000110001004100810131025n······图11-1变量、数组、指针以及与地址的关系概述存储结构访问方式指针声明指针状态11.1概述/访问方式/示例11.1概述第十一章指针与动态数据结构直接访问:直接访问存储单元中的内容。如对普通变量、数组元素、结构体成员的访问，采用直接访问方式。如图11-2所示。间接访问:先从存储单元中得到被访问存储单元地址，然后通过该地址访问被访问存储单元中的内容。如对指针变量的访问，采用间接访问方式。如图11-3所示。指针变量存储单元中保存目标变量地址，通常用箭头表示。F90指针保存目标变量名称，将指针看成目标变量的别名。指针变量声明后,未分配存储空间,访问前需分配存储空间。(示例)I125125J3753*125I=125J=3*IPI125125J3753*1253*PI地址I=125P=IJ=3*II25!例11.1使用指针实现两个整数交换INTEGER,TARGET::I,J!声明两个目标变量I和JINTEGER,POINTER::P1,P2,P3!声明三个指针变量P1、P2和P3I=25;J=35!给目标变量I和J直接赋值P1=I;P2=J!给指针分配指向I和J的存储空间PRINT*,'未交换数据：',P1,P2!通过指针变量间接输出I和J的值P3=P1;P1=P2;P2=P3!交换指针P1和P2指向的目标变量PRINT*,'已交换数据：',P1,P2!通过指针变量间接输出J和I的值ENDI25P1图11-4指针交换J35P2J35P2P1P3交换前交换后概述存储结构访问方式指针声明指针状态11.2指针引用和赋值/指针引用指针引用：引用指针所指目标变量。11.2指针引用和赋值第十一章指针与动态数据结构指针引用指针赋值结构体指针!例11.2INTEGER,TARGET::R=25INTEGER,POINTER::PP=RM=3*P-4PRINT*,P,MEND!结果：25，71!例11.3INTEGER,POINTER：：P1,PINTEGER,TARGET：：R=12P=RR=2*PPRINT*,P,REND!结果：24，24!例11.4INTEGER,TARGET：：R=13INTEGER,POINTER：：P1,P2P1=RP2=P1PRINT*,P1,P2,REND!结果：13，13，1311.2指针引用和赋值/指针赋值别名赋值：将目标变量名作为别名赋值给指针。数据赋值：将数据表达式值赋值给指针所指目标变量。一般格式：指针变量名=目标变量名指针变量名=表达式11.2指针引用和赋值第十一章指针与动态数据结构!例11.5INTEGR,TARGET：：R1=25INTEGR,TARGET：：R2=35INTEGER,POINTER：：P1,P2P1=R1P2=R2P1=P2PRINT*,P1,P2END!结果：35，35P1P1R125R2P235R135R2P235指针引用指针赋值结构体指针11.2指针引用和赋值/结构体指针11.2指针引用和赋值第十一章指针与动态数据结构结构体指针：指向结构体的指针。指针可为结构体别名。例：TYPEdate_recordINTEGER(2)yearINTEGER(1)month,dayENDTYPEdate_recordTYPE(date_record),TARGET::dateTYPE(date_record),POINTER::PP=dateP.year=1995；P.month=12；P.day=25y=3+P.year；m=P.month-2；d=5+P.dayPRINT*,datePRINT*,PPRINT*,y,m,dEND!输出结果：!19951225!19951225!19981030YearMonthdayPdate19951225Pdate指针引用指针赋值结构体指针11.3整型指针/概述整型指针:地址按4字节整数对待的指针。整型指针可参与整数运算。整型指针组成:指针、基变量、目标对象。创建指针步骤:第一步：将一个指针基变量链接在一个整型指针上。POINTER(指针变量名，指针基变量名)第二步：将目标对象地址赋值给整型指针。整型指针名=LOC(目标对象名)整型指针名=MALLOC(整型表达式)标准函数LOC功能:获得目标对象起始内存地址。标准函数MALLOC功能:计算表达式值n，分配n个字节存储单元，获得存储单元起始地址。（示例）11.3整型指针第十一章指针与动态数据结构概述例11.6例11.711.3整型指针/例11.6分析下面程序REALA(10),B(5)POINTER（P,B）P=LOC(A)A(2)=125.0!等价于设置B(2)为125.0PRINT*,B(2)END通过POINTER语句,将指针基数组B与目标对象数组A建立联系,即指针P中存放的数组A的起始地址就是数组B的起始地址,所以运行程序后,输出B(2)的值为125.0。11.3整型指针第十一章指针与动态数据结构概述例11.6例11.711.3整型指针/例11.7分析下面程序INTEGER::A(5),BPOINTER（P,B）P=LOC(A)DOI=1,5B=I*10P=P+4ENDDOPRINT*,AEND!输出结果为：1020304050通过指针运算和指针基变量B的赋值操作,生成数组A的5个元素值。通过指针运算和指针基变量B的赋值操作,生成数组A的5个元素值。整型指针P增加4,相当于把数组的下标加1。11.3整型指针第十一章指针与动态数据结构AB12345PPPPP概述例11.6例11.711.3整型指针/概述/示例整型指针:地址按4字节整数对待的指针。整型指针可参与整数运算。整型指针组成:指针、基变量、目标对象。创建指针步骤:第一步：将一个指针基变量链接在一个整型指针上。POINTER(指针变量名，指针基变量名)第二步：将目标对象地址赋值给整型指针。整型指针名=LOC(目标对象名)整型指针名=MALLOC(整型表达式)标准函数LOC功能:获得目标对象起始内存地址。标准函数MALLOC功能:计算表达式值n，分配n个字节存储单元，获得存储单元起始地址。（示例）11.1概述第十一章指针与动态数据结构概述例11.6例11.7INTEGER：：I,J=20POINTER（P,I）!建立指针基变量I和目标对象J的等价