c语言之学生管理系统

0x00 学生管理系统

说到学生管理系统，对于每一个初学c语言的人都是一道不得不过的砍。不过，学习c，我觉得我们都应该写一个学生管理系统，至于为什么，我想倘若连一个学生管理系统都写不好，哪么他的c是不过关的，当然，写出来也只是初步了解c而已。对于初学c，通过写一个简单的学生管理系统我们可以来练习和熟悉基本的语法，理解链表这种数据结构，查找、删除等操作，以及和数组的区别。

话不多说，这次写的学生管理系统是基于单向链表实现的，单向链表的内容可以查看之我前写的c语言之单向链表。

0x01 环境

我所有的代码都是在linux下编写的，编译器使用的是gcc，若移植到windows下，请做简单修改。

我的环境：

$ uname -a
Linux kali 4.19.0-kali5-amd64 #1 SMP Debian 4.19.37-5kali1 (2019-06-20) x86_64 GNU/Linux

$ gcc --version
gcc (Debian 9.2.1-30) 9.2.1 20200224
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

0x02 定义数据结构

这里为了简化，使用的学生结构的成员仅有学号和姓名，由于我们使用list.h所以必须定义学生结构的比较、摧毁和打印函数。

点击查看list.h

#ifndef LINK_H
#define LINK_H

typedef struct node//链表元素的结构

{

void *data;//节点中的数据域，设置为无类型指针，数据类型大小由使用者定义

struct node *next;//指向下一节点的指针

}Node;

typedef struct list//链表的结构

{

int size;//链表中节点个数

void (*destroy)(void data);//由于链表节点中的数据是用户自定义的，故需要调用者提供释放空间的函数

void (print_data)(const void data);//同，由用户自定义打印数据的函数

int (match)(const void *key1, const void *key2);//同，由用户自定义数据的比较方式
Node *head;//记录链表的头部位置
Node *tail;//记录链表的尾部位置

}List;
extern void list_init(List list, void (destroy)(void data), void (print_data)(const void data), 

int (match)(const void *key1, const void *key2));//初始化一个链表

extern int list_ins_head(List *list, const void *data);//链表的插入，将节点从头部插入

extern int list_ins_tail(List *list, const void *data);//链表的插入，将节点从尾部插入

extern int list_ins_sort(List *list, const void data);//链表的插入，插入后链表是一个有序的链表

extern void list_search(List *list, const void data);//在链表中查找指定数据，若找到返回数据的地址

extern void list_remove(List *list, const void *data);//在链表中删除指定数据，若找到删除节点并将数据地址返回

extern void list_reverse(List *list);//将链表逆置

extern void list_sort(List *list);//将链表按照一定方式排序

extern void print_list(List *list);//打印链表

extern void list_destroy(List *list);//删除整个链表
define list_size(list) (list->size)  //返回链表节点个数
endif // LINK_H

/*这是一个学生结构体*/
typedef struct stu
{
    int stu_id;//学生的id
    char name[32];//学生的姓名
}STU;

/*学生信息的打印*/
void print_stu(const void *data)
{
    STU *temp = (STU *)data;
    printf("id = %d, name = %s\n", temp->stu_id, temp->name);

    return;
}

/*学生之间的比较，此处以学生id做比较，若想使用其他字段比较，另行定义*/
int cmp_stu(const void *key1, const void *key2)
{
    STU *stu1 = (STU *)key1;
    STU *stu2 = (STU *)key2;

    if(stu1->stu_id > stu2->stu_id)
        return 1;
    else if(stu1->stu_id < stu2->stu_id)
        return -1;
    else
        return 0;
}

/*学生节点的摧毁，由于学生节点比较简单，直接对free函数简单封装一下*/
void destroy(void *data)
{
    if(data != NULL)
    {
        free(data);
        data = NULL;
    }
    return;
}

0x03 主菜单

/*打印菜单*/
void menu()
{
    printf("------------------menu----------------------\n");
    printf("|打印菜单:  menu                            |\n");
    printf("|打印列表:  print                           |\n");
    printf("|插入数据:  insert                          |\n");
    printf("|查找数据:  search                          |\n");
    printf("|删除数据:  remove                          |\n");
    printf("|逆置数据:  reverse                         |\n");
    printf("|排序数据:  sort                            |\n");
    printf("|清空屏幕:  clear                           |\n");
    printf("|退出程序:  quit                            |\n");
    printf("--------------------------------------------\n");
    return;
}

运行效果：

0x04 主体逻辑

其实，剩下的极为简单，这些只是业务逻辑的处理，还有就是对链表接口的利用。

int main()
{
    menu();//打印菜单

    List list;//定义一个链表
    list_init(&list, destroy, print_stu, cmp_stu);//初始化链表

    while(1)
    {
         char cmd[32] = "";
         printf("请输入你要执行的命令：\n");
         printf("$ ");
         scanf("%s", cmd);

         if(strcmp(cmd, "print") == 0)//打印学生信息
         {
             print_list(&list);
         }
         else if(strcmp(cmd, "insert") == 0)//插入学生信息
         {
             STU *temp = (STU *)calloc(1, sizeof (STU));//初始化一个学生信息
             printf("请输入需要插入的数据:\n");
             printf("-> ");
             scanf("%d %s",&temp->stu_id, temp->name);
             list_ins_head(&list, temp); //使用链表的头部插入
             //list_ins_tail(&list, temp); //使用链表的尾部插入
             //list_ins_sort(&list, temp); //使用链表的有序插入
         }
         else if(strcmp(cmd, "search") == 0)//查找学生信息
         {
             printf("请输入查找学员的学号：\n");
             printf("-> ");

             STU *temp = (STU *)calloc(1, sizeof (STU));//感觉此处极为丑陋，为了查找学号，还必须分配一个完整的学生信息空间，可是若不分配，及必须破坏链表，无法单独的抽象出链表结构
             scanf("%d", &temp->stu_id);
             strcpy(temp->name, "");

             STU *ret = (STU *)list_search(&list, temp);
             if(ret != NULL)
                 printf("id = %d, name = %s\n", ret->stu_id, ret->name);
             else
                 printf("not found\n");

             destroy(temp);//由于仅仅是比较，学生信息只是临时的，所以要释放堆空间
         }
         else if(strcmp(cmd, "remove") == 0)//删除学生信息
         {
             printf("请输入删除学员的学号：\n");
             printf("-> ");

             STU *temp = (STU *)calloc(1, sizeof (STU));
             scanf("%d", &temp->stu_id);
             strcpy(temp->name, "");

             STU *ret = (STU *)list_remove(&list, temp);//由于返回值是一个指向学生信息的空间，并且已经被删除，所以需要手动释放
             if(ret != NULL)
             {
                 printf("removed:id = %d, name = %s\n", ret->stu_id, ret->name);
                 list.destroy(ret);//释放掉返回的空间
             }
             else
                 printf("not found\n");
             destroy(temp);
         }
         else if(strcmp(cmd, "reverse") == 0)//逆置链表
         {
             list_reverse(&list);
         }
         else if(strcmp(cmd, "sort") == 0)//对学生信息排序
         {
             list_sort(&list);
         }
         else if(strcmp(cmd, "clear") == 0)//使用系统调用，对控制台清屏
         {
             system("clear");//windows下使用system("cls");
         }
         else if(strcmp(cmd, "menu") == 0)
         {
             menu();
         }
         else if(strcmp(cmd, "quit") == 0)//退出程序
         {
             list_destroy(&list);//在程序退出前，清理链表内存
             printf("byebye!\n");
             break;
         }
         else
         {
             printf("请输入正确指令!\n");
         }
    }

    return 0;
}

0x05 运行结果

0x06 总结

学生管理系统还不是很完善，有很多细节可以扣，容错方面是肯定不够的，另外我们没有对学生信息存储，可以使用文件或数据库。

其实，学生管理系统只是形式，我们只要学会链表的增删改查，可以随意更改，可以是书籍管理系统、电影管理系统等。

附，源码：

#ifndef LINK_H
#define LINK_H

typedef struct node//链表元素的结构
{
    void *data;//节点中的数据域，设置为无类型指针，数据类型大小由使用者定义
    struct node *next;//指向下一节点的指针
}Node;

typedef struct list//链表的结构
{
    int size;//链表中节点个数
    void (*destroy)(void *data);//由于链表节点中的数据是用户自定义的，故需要调用者提供释放空间的函数
    void (*print_data)(const void *data);//同，由用户自定义打印数据的函数
    int (*match)(const void *key1, const void *key2);//同，由用户自定义数据的比较方式

    Node *head;//记录链表的头部位置
    Node *tail;//记录链表的尾部位置
}List;

extern void list_init(List *list, void (*destroy)(void *data), void (*print_data)(const void *data), \
    int (*match)(const void *key1, const void *key2));//初始化一个链表
extern int list_ins_head(List *list, const void *data);//链表的插入，将节点从头部插入
extern int list_ins_tail(List *list, const void *data);//链表的插入，将节点从尾部插入
extern int list_ins_sort(List *list, const void *data);//链表的插入，插入后链表是一个有序的链表
extern void* list_search(List *list, const void *data);//在链表中查找指定数据，若找到返回数据的地址
extern void* list_remove(List *list, const void *data);//在链表中删除指定数据，若找到删除节点并将数据地址返回
extern void list_reverse(List *list);//将链表逆置
extern void list_sort(List *list);//将链表按照一定方式排序
extern void print_list(List *list);//打印链表
extern void list_destroy(List *list);//删除整个链表

#define list_size(list) (list->size)  //返回链表节点个数
#endif // LINK_H

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

void list_init(List *list, void (*destroy)(void *data), void (*print_data)(const void *data), \
    int (*match)(const void *key1, const void *key2))
{
    list->size = 0;
    list->head = NULL;
    list->tail = NULL;
    list->match = match;
    list->destroy = destroy;
    list->print_data = print_data;

    return;
}

void print_list(List *list)
{

    if(list->head == NULL)//链表为空
    {
        printf("list is empty\n");
    }
    else //链表非空
    {
        Node * p_cur = list->head;
        while (p_cur)
        {
            list->print_data(p_cur->data);
            p_cur = p_cur->next;
        }
    }

    return;
}

/*在链表的头部插入数据*/
int list_ins_head(List *list, const void *data)
{
    Node *new_node = (Node *)calloc(1, sizeof (Node)); //创建插入的节点
    if(new_node == NULL)
        return -1;

    new_node->data = (void *)data;//关联节点与数据
/*
    if(list_size(list) == 0)//链表为空时，插入节点
    {
        list->tail = new_node;
        new_node->next = NULL;
        list->head = new_node;
    }
    else //链表非空时将节点插入头部
    {
        new_node->next = list->head;
        list->head = new_node;
    }
*/
    if(list_size(list) == 0)//链表为空时，插入节点
        list->tail = new_node;

    new_node->next = list->head;
    list->head = new_node;

    list->size ++;

    return 0;
}
/*在链表的尾部插入数据*/
int list_ins_tail(List *list, const void *data)
{

    Node *new_node = (Node *)calloc(1, sizeof (Node)); //创建插入的节点
    if(new_node == NULL)
        return -1;
    new_node->data = (void *)data;//关联节点与数据

    if(list_size(list) == 0)
        list->head = new_node;
    else
        list->tail->next = new_node;

    list->tail = new_node;
    new_node->next = NULL;

    list->size ++;
    return 0;
}

/*在链表的有序插入数据*/
int list_ins_sort(List *list, const void *data)
{
    Node *new_node = (Node *)calloc(1, sizeof (Node)); //创建插入的节点
    if(new_node == NULL)
        return -1;
    new_node->data = (void *)data;//关联节点与数据

    if(list_size(list) == 0)//链表为空时，插入节点
    {
        list->tail = new_node;
        new_node->next = NULL;
        list->head = new_node;
    }
    else//链表非空时
    {
        Node *p_cur = list->head;
        Node *p_pre = list->head;

        while(p_cur != NULL && list->match(new_node->data, p_cur->data) > 0)//查找链表的插入位置
        {
            p_pre = p_cur;
            p_cur = p_cur->next;
        }
        if(p_cur != NULL)//插入位置在头部和中间时
        {
            if(p_cur == list->head)//插入位置在头部
            {
                new_node->next = list->head;
                list->head = new_node;
            }
            else//位置在链表中间
            {
                new_node->next = p_pre->next;
                p_pre->next = new_node;
            }
        }
        else//插入位置在链表尾部
        {
            list->tail->next = new_node;
            list->tail = new_node;
            new_node = NULL;
        }

    }
    list->size ++;
    return 0;
}

/*查找链表中与数据匹配的节点，并返回节点指针*/
void* list_search(List *list, const void *data)
{
    if(list_size(list) == 0)
    {
        printf("list is empty\n");
        return NULL;
    }
    else
    {
        Node *p_cur = list->head;
        while(p_cur != NULL && list->match(p_cur->data, data) != 0)//查找数据在链表中的位置
            p_cur = p_cur->next;

        if(p_cur != NULL)//找到返回数据地址，否则返回NULL
            return p_cur->data;
        else
            return NULL;
    }

}
/*删除指定数据的节点*/
void* list_remove(List *list, const void *data)
{
    void *old_data = NULL;
    Node *p_cur = list->head;
    Node *p_pre = list->head;
    while (p_cur != NULL && list->match(p_cur->data, data) !=0)
    {
        p_pre = p_cur;
        p_cur = p_cur->next;
    }
    if(p_cur != NULL && list->match(p_cur->data, data) ==0)//删除位置在头部和中间时
    {
        if(p_cur == list->head)//删除位置在头部
        {
            list->head = p_cur->next;
            if(p_cur->next == NULL)
                list->tail = NULL;

        }
        else//中部时或尾部
        {
            p_pre->next = p_cur->next;
            if(p_cur->next == NULL)
                list->tail = p_pre;
        }
        old_data = p_cur->data;
        free(p_cur);
        list->size --;
    }
    return old_data;
}

void list_reverse(List *list)
{
    if(list_size(list) != 0)
    {
        Node *p_pre = list->head;
        Node *p_cur = list->head->next;
        list->head->next = NULL;
        list->tail = list->head;
        while(p_cur!= NULL)
        {
            p_pre = p_cur;
            p_cur = p_cur->next;
            p_pre->next = list->head;
            list->head = p_pre;
        }
    }
    return;
}

void list_sort(List *list)
{
    if(list_size(list) != 0)
    {
        Node *p_i = list->head;
        while(p_i->next != NULL)
        {
            Node *p_min = p_i;
            Node *p_j = p_min->next;
            while (p_j != NULL)
            {
                if(list->match(p_min->data, p_j->data) > 0)
                    p_min = p_j;
                p_j = p_j->next;
            }
            if(p_min != p_i)
            {
                void *data = p_i->data;
                p_i->data = p_min->data;
                p_min->data = data;
            }
            p_i = p_i->next;
        }
    }
    return;
}

void list_destroy(List *list)
{
    Node *p_cur = list->head;
    while (p_cur != NULL)
    {
        list->head = list->head->next;
        list->destroy(p_cur->data);//释放节点中的数据
        free(p_cur);//释放节点
        p_cur = list->head;
    }
    memset(list, 0, sizeof (List));
    return;
}

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

typedef struct stu
{
    int stu_id;
    char name[32];
}STU;

void print_stu(const void *data)
{
    STU *temp = (STU *)data;
    printf("id = %d, name = %s\n", temp->stu_id, temp->name);

    return;
}

int cmp_stu(const void *key1, const void *key2)
{
    STU *stu1 = (STU *)key1;
    STU *stu2 = (STU *)key2;

    if(stu1->stu_id > stu2->stu_id)
        return 1;
    else if(stu1->stu_id < stu2->stu_id)
        return -1;
    else
        return 0;
}
void destroy(void *data)
{
    if(data != NULL)
    {
        free(data);
        data = NULL;
    }
    return;
}

void menu()
{
    printf("------------------menu----------------------\n");
    printf("|打印菜单:  menu                            |\n");
    printf("|打印列表:  print                           |\n");
    printf("|插入数据:  insert                          |\n");
    printf("|查找数据:  search                          |\n");
    printf("|删除数据:  remove                          |\n");
    printf("|逆置数据:  reverse                         |\n");
    printf("|排序数据:  sort                            |\n");
    printf("|清空屏幕:  clear                           |\n");
    printf("|退出程序:  quit                            |\n");
    printf("--------------------------------------------\n");
    return;
}

int main()
{
    menu();

    List list;
    list_init(&list, destroy, print_stu, cmp_stu);

    while(1)
    {
         char cmd[32] = "";
         printf("请输入你要执行的命令：\n");
         printf("$ ");
         scanf("%s", cmd);

         if(strcmp(cmd, "print") == 0)
         {
             print_list(&list);
         }
         else if(strcmp(cmd, "insert") == 0)
         {
             STU *temp = (STU *)calloc(1, sizeof (STU));
             printf("请输入需要插入的数据:\n");
             printf("-> ");
             scanf("%d %s",&temp->stu_id, temp->name);
             list_ins_head(&list, temp);
             //list_ins_tail(&list, temp);
             //list_ins_sort(&list, temp);
         }
         else if(strcmp(cmd, "search") == 0)
         {
             printf("请输入查找学员的学号：\n");
             printf("-> ");

             STU *temp = (STU *)calloc(1, sizeof (STU));
             scanf("%d", &temp->stu_id);
             strcpy(temp->name, "");

             STU *ret = (STU *)list_search(&list, temp);
             if(ret != NULL)
                 printf("id = %d, name = %s\n", ret->stu_id, ret->name);
             else
                 printf("not found\n");

             destroy(temp);
         }
         else if(strcmp(cmd, "remove") == 0)
         {
             printf("请输入删除学员的学号：\n");
             printf("-> ");

             STU *temp = (STU *)calloc(1, sizeof (STU));
             scanf("%d", &temp->stu_id);
             strcpy(temp->name, "");

             STU *ret = (STU *)list_remove(&list, temp);
             if(ret != NULL)
             {
                 printf("removed:id = %d, name = %s\n", ret->stu_id, ret->name);
                 list.destroy(ret);
             }
             else
                 printf("not found\n");
             destroy(temp);
         }
         else if(strcmp(cmd, "reverse") == 0)
         {
             list_reverse(&list);
         }
         else if(strcmp(cmd, "sort") == 0)
         {
             list_sort(&list);
         }
         else if(strcmp(cmd, "clear") == 0)
         {
             system("clear");
         }
         else if(strcmp(cmd, "menu") == 0)
         {
             menu();
         }
         else if(strcmp(cmd, "quit") == 0)
         {
             list_destroy(&list);
             printf("byebye!\n");
             break;
         }
         else
         {
             printf("请输入正确指令!\n");
         }

    }

    return 0;
}