学生信息管理系统--进阶（动态开辟内存 + 保存数据到文件）
文章目录
- 动态开辟内存优化
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- 改进学生信息管理系统类型
- 改进初始化学生信息管理系统的函数
- 改进添加学生信息的函数
- 增加销毁学生信息管理系统信息的函数
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- 保存数据到文件优化
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- 保存学生信息管理系统数据到文件
- 读取数据到学生信息管理系统
-
- 完整的代码展示
在C语言实现学生信息管理系统的所有基本功能+详细代码分析中，我们已经实现了学生信息管理系统的基本功能，但是对于实践应用来说，还有许多值得优化的地方，比如，我们下面要介绍的俩个优化----动态开辟内存+将通讯录数据保存到文件。
动态开辟内存优化
一个静态的学生信息管理系统，一进入该系统就会开辟一大块空间，用于存放1000个学生的信息。这样的做法其实是不合适的，想要解决这个问题也不是没有办法，我们只需要做到“要多少给多少”就行了，即你需要存储的学生信息有多少，我就给你申请对应大小的内存空间供你使用。说到这里，相信很多博友就自然而然地想到了动态开辟内存，没错，我们这次就是通过动态开辟内存的方法解决这个问题。
改进后的学生信息管理系统是这样的：
1> 一开始为用户提供可存储三个学生信息的内存空间 。
2> 当学生信息管理系统中需要添加的学生个数大于学生信息管理系统的容量时，我们就增加学生信息管理系统的空间大小，让学生信息管理系统在原来的基础上能再多存储两个学生的信息。
改进学生信息管理系统类型
首先，我们需要改变学生信息管理系统的类型，原来的学生信息管理系统类型为：
struct Contact
{
struct Studnet data[1000];//存放1000个学生的信息
int size;//记录当前已有学生的个数
};
既然我们要用动态开辟内存的方法解决这个问题，那么必然少不了一个指向动态开辟内存空间的指针：
struct Contact
{
struct Student* data;//指向一块动态开辟的空间
int size;//记录当前已有学生的个数
};
但再仔细想想，既然当学生信息管理系统容量不够的时候，我们需要对学生信息管理系统进行增容，那么必然少不了一个变量，该变量存放的是学生信息管理系统当前的最大容量，这样我们就可以通过比较size（当前已有学生的个数）和capacity（当前学生信息管理系统的最大容量）来判断学生信息管理系统的容量是否不够，所以学生信息管理系统的类型最后应该是这样的：
struct Contact
{
struct Student* data;//指向一块动态开辟的空间
int size;//记录当前已有学生的个数
int capacity;//当前学生信息管理系统的最大容量
};
改进初始化学生信息管理系统的函数
既然学生信息管理系统的类型都已经发生了变化，那么用于初始化学生信息管理系统的函数也必然要发生变化。
初始化学生信息管理系统的时候也比较简单，对于指向动态开辟内存空间的data指针，我们一开始只需要开辟用于存放三个学生信息的空间即可（注意检测malloc函数返回的指针的有效性）；对于size，因为刚开始学生信息管理系统里面没有学生信息，直接赋值为0即可；对于capacity，一开始我们开辟的是用于存放三个学生信息的内存，即刚开始学生信息管理系统的最大容量为3。
void InitContact(struct Contact* ps)
{
ps->data = (struct Student*)malloc(3 * sizeof(struct Student));
if (ps->data == NULL)//开辟失败
return;
ps->size = 0;//一开始学生信息管理系统为空
ps->capacity = 3;//一开始学生信息管理系统只能存放3个学生的信息，若不够再扩容
}
改进添加学生信息的函数
当学生信息管理系统中size（学生个数）等于capacity（学生信息管理系统最大容量）的时候，我们需要对学生信息管理系统进行增容，所以添加学生时函数的实现也会有一定变化。
进入该函数，我们要先对学生信息管理系统进行检查，当size（学生个数）等于capacity（学生信息管理系统最大容量）的时候我们对学生信息管理系统进行增容，然后再添加学生信息；如果学生信息管理系统未满，那我们就直接添加学生信息。
//检测学生信息管理系统状态，若已满，则扩容，若增容时开辟空间失败，则返回1
static int CheckCapacity(struct Contact* ps)
{
if (ps->size == ps->capacity)//学生信息管理系统人数已达上限
{
//增容
struct Student* ptr = (struct Student*)realloc(ps->data, (ps->capacity + 2)*sizeof(struct Student));
if (ptr != NULL)
{
ps->data = ptr;
ps->capacity += 2;
return 0;//增容成功
}
else
{
return 1;//增容失败
}
}
return 0;
}
//添加一个学生的信息
void AddContact(struct Contact* ps)
{
int flag = CheckCapacity(ps);
if (flag == 1)
{
printf("内存空间不足，增容失败\n");
return;
}
//检测学生信息管理系统状态，若已满，则扩容，若增容时开辟空间失败，则返回1
//增加数据
printf("请输入姓名:>");
scanf("%s", ps->data[ps->size].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(ps->data[ps->size].age));
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", ps->data[ps->size].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", ps->data[ps->size].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", ps->data[ps->size].address);
ps->size++;//学生信息管理系统中联系人个数+1
printf("添加成功\n");
}
当然，使用realloc函数时，也要记得检测该函数返回指针的有效性。
增加销毁学生信息管理系统信息的函数
再看看，除了Add函数之外，Delete函数、Search函数、Modify函数、Show函数和Sort函数都不涉及动态内存的开辟，所以均不用修改。
但是，最重要的一点是：既然我们开辟的是动态内存，那么当我们使用完时，就一定不能忘了释放该动态开辟的内存空间，避免造成内存泄漏。
//销毁学生信息管理系统数据
void DestroyContact(struct Contact* ps)
{
//释放动态开辟空间
free(ps->data);
ps->data = NULL;
}
保存数据到文件优化
在之前我们已经写过两个版本的学生信息管理系统了：
第一个是静态版本的学生信息管理系统，该学生信息管理系统一运行起来就开辟了一大块内存空间，用于存储1000个学生的信息，并且运行结束数据也就销毁了。该学生信息管理系统比较死板，存储的学生信息最多就是1000个，你若是没有那么多学生信息需要存储，那么空间就白白浪费掉了，你若是还有更多的学生信息需要存储，该学生信息管理系统也不能再增加容量。
第二个是可以根据用户需要存储的学生个数，按需开辟内存空间以供用户使用的动态版本的学生信息管理系统，该学生信息管理系统解决了第一个学生信息管理系统浪费内存空间的问题，但是仍然没有解决保存数据的问题。
任何一个程序都应该拥有保存数据的功能，不论是办公软件，还是游戏，不然这就是一个“一次性”软件，用了一次之后下一次就要“从头来过”，谁会使用这样的软件呢？
这次，我们就通过文件操作方面的知识，对动态版本的学生信息管理系统进行进一步改造，让它变成一个可以保存数据的学生信息管理系统。
保存学生信息管理系统数据到文件
要实现这个功能，你首先得知道如何运用文件操作函数。进入函数体，先打开一个文件如果打开成功，就向该文件传输数据，最后关闭文件即可。
//保存学生信息管理系统内信息到文件中
void SaveContact(struct Contact* ps)
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("contact.dat", "wb");
if (pf == NULL)
{
printf("保存失败\n");
return;
}
//向文件传输数据
int i = 0;
for (i = 0; i < ps->size; i++)
{
fwrite(ps->data + i, sizeof(struct Student), 1, pf);
}
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
printf("保存成功\n");
}
这个功能的实现中，我们除了用到了打开文件的函数fopen和关闭文件的函数fclose之外，我们用了一个叫做fwrite的函数，该函数可以将数据以二进制的形式输入到文件中。
这样做有一个好处就是当别人打开这个文件时，并不知道里面存放的是什么信息，因为以二进制形式存储的数据是我们无法读懂的：
例如：
所以只有在学生信息管理系统中才能看到相关学生的信息内容。
读取数据到学生信息管理系统
当我们保存了上一次学生信息管理系统的数据，那么在我们下一次使用学生信息管理系统时，我们应该先将上一次学生信息管理系统保存的数据加载到学生信息管理系统才行，所以我们需要对初始化学生信息管理系统的函数进行相应的调整。
//初始化学生信息管理系统
void InitContact(struct Contact* ps)
{
ps->data = (struct Student*)malloc(INIT_CAP * sizeof(struct Student));
if (ps->data == NULL)//开辟失败
return;
ps->size = 0;//一开始学生信息管理系统为空
ps->capacity = INIT_CAP;//一开始学生信息管理系统只能存放3个学生的信息，若不够再扩容
//加载文件
LodeContact(ps);
}
我们可以在之前初始化学生信息管理系统的后面加上一个函数，该函数的功能就是将上一次学生信息管理系统保存的数据从文件中加载到学生信息管理系统中来。
//检测学生信息管理系统状态，若已满，则扩容，若增容时开辟空间失败，则返回1
static int CheckCapacity(struct Contact* ps)
{
if (ps->size == ps->capacity)//学生信息管理系统人数已达上限
{
//增容
struct Student* ptr = (struct Student*)realloc(ps->data, (ps->capacity + 2)*sizeof(struct Student));
if (ptr != NULL)
{
ps->data = ptr;
ps->capacity += 2;
return 0;//增容成功
}
else
{
return 1;//增容失败
}
}
return 0;
}
//加载文件
void LodeContact(struct Contact* ps)
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("contact.dat", "rb");
if (pf == NULL)
{
printf("加载文件失败\n");
return ;
}
//加载文件内容到学生信息管理系统
struct Student tmp = { 0 };
while ( fread(&tmp, sizeof(struct Student), 1, pf))
{
//检测是否需要增容
int flag = CheckCapacity(ps);
//检测学生信息管理系统状态，若已满，则扩容，若增容时开辟空间失败，则返回1
if (flag == 1)
{
printf("加载文件失败\n");
return;
}
//存储元素
ps->data[ps->size] = tmp;
ps->size++;
}
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
}
因为我们保存数据到文件的时候是以二进制的形式保存进去的，所以当我们要将数据拿出来的时候也要以二进制的形式才能将数据正确输出。于是我们就用到了fread函数，该函数与fwrite函数是成对使用的，它的功能就是将数据以二进制的形式从文件中输出。
这样看来，要实现保存数据的功能其实并没有想象中那么困难，我们只需要在原来的基础上增加两段代码即可，保存数据到文件的代码和加载文件数据到程序的代码。
完整的代码展示
contact.h
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#define INIT_CAP 3
//学生信息管理系统初始容量
#define MAX_NAME 15
#define MAX_SEX 5
#define MAX_TELE 12
#define MAX_ADDRESS 20
#include contact.c
#include "contact.h"
//检测学生信息管理系统状态，若已满，则扩容，若增容时开辟空间失败，则返回1
static int CheckCapacity(struct Contact* ps)
{
if (ps->size == ps->capacity)//学生信息管理系统人数已达上限
{
//增容
struct Student* ptr = (struct Student*)realloc(ps->data, (ps->capacity + 2)*sizeof(struct Student));
if (ptr != NULL)
{
ps->data = ptr;
ps->capacity += 2;
return 0;//增容成功
}
else
{
return 1;//增容失败
}
}
return 0;
}
//加载文件
void LodeContact(struct Contact* ps)
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("contact.dat", "rb");
if (pf == NULL)
{
printf("加载文件失败\n");
return ;
}
//加载文件内容到学生信息管理系统
struct Student tmp = { 0 };
while ( fread(&tmp, sizeof(struct Student), 1, pf))
{
//检测是否需要增容
int flag = CheckCapacity(ps);
//检测学生信息管理系统状态，若已满，则扩容，若增容时开辟空间失败，则返回1
if (flag == 1)
{
printf("加载文件失败\n");
return;
}
//存储元素
ps->data[ps->size] = tmp;
ps->size++;
}
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
}
//初始化学生信息管理系统
void InitContact(struct Contact* ps)
{
ps->data = (struct Student*)malloc(INIT_CAP * sizeof(struct Student));
if (ps->data == NULL)//开辟失败
return;
ps->size = 0;//一开始学生信息管理系统为空
ps->capacity = INIT_CAP;//一开始学生信息管理系统只能存放3个学生的信息，若不够再扩容
//加载文件
LodeContact(ps);
}
//添加一个学生的信息
void AddContact(struct Contact* ps)
{
int flag = CheckCapacity(ps);
if (flag == 1)
{
printf("内存空间不足，增容失败\n");
return;
}
//检测学生信息管理系统状态，若已满，则扩容，若增容时开辟空间失败，则返回1
//增加数据
printf("请输入姓名:>");
scanf("%s", ps->data[ps->size].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(ps->data[ps->size].age));
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", ps->data[ps->size].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", ps->data[ps->size].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", ps->data[ps->size].address);
ps->size++;//学生信息管理系统中学生个数+1
printf("添加成功\n");
}
//通过名字查找学生，找到了返回下标，没找到返回-1
static int FindByName(char name[MAX_NAME],const struct Contact* ps)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < ps->size; i++)
{
if (strcmp(ps->data[i].name, name) == 0)
return i;//找到了返回下标
}
return -1;//找不到的情况
}
//删除一个学生的信息
void DeleteContact(struct Contact* ps)
{
char name[MAX_NAME];
printf("请输入要删除学生的姓名:>");
scanf("%s", name);
//查找
int pos = FindByName(name, ps);//找到了返回下标，没找到返回-1
//删除
if (pos == -1)
{
printf("查无此人\n");
}
else
{
int j = 0;
for (j = pos; j < ps->size - 1; j++)
{
ps->data[j] = ps->data[j + 1];
}//从要删除的学生位置开始，后一位学生信息覆盖前一个学生信息
printf("删除成功\n");
ps->size--;//学生信息管理系统中学生个数-1
}
}
//查找指定学生并打印其信息
void SreachContact(const struct Contact* ps)
{
char name[MAX_NAME];
printf("请输入要查找学生的姓名:>");
scanf("%s", name);
int pos = FindByName(name, ps);//找到了返回下标，没找到返回-1
if (pos == -1)
{
printf("查无此人\n");
}
else
{
printf("%-15s\t%-4s\t%-5s\t%-12s\t%-20s\n", "姓名", "年龄", "性别", "电话", "住址");
printf("%-15s\t%-4d\t%-5s\t%-12s\t%-20s\n",
ps->data[pos].name,
ps->data[pos].age,
ps->data[pos].sex,
ps->data[pos].tele,
ps->data[pos].address);
}//打印该学生的信息内容
}
//修改指定学生的信息
void ModifyContact(struct Contact* ps)
{
char name[MAX_NAME];
printf("请输入要修改的学生的姓名:>");
scanf("%s", name);
int pos = FindByName(name, ps);//找到了返回下标，没找到返回-1
if (pos == -1)
{
printf("查无此人\n");
}
else
{
printf("请输入姓名:>");
scanf("%s", ps->data[pos].name);
printf("请输入年龄:>");
scanf("%d", &(ps->data[pos].age));
printf("请输入性别:>");
scanf("%s", ps->data[pos].sex);
printf("请输入电话:>");
scanf("%s", ps->data[pos].tele);
printf("请输入地址:>");
scanf("%s", ps->data[pos].address);
printf("修改成功\n");
}//修改学生信息，即将该学生信息重新录入
}
//打印学生信息管理系统中的全部信息
void ShowContact(const struct Contact* ps)
{
if (ps->size == 0)
{
printf("学生信息管理系统为空\n");
}//学生信息管理系统中学生个数为0
else
{
printf("%-15s\t%-4s\t%-5s\t%-12s\t%-20s\n", "姓名", "年龄", "性别", "电话", "住址");
//打印信息栏
int i = 0;
for (i = 0; i < ps->size; i++)
{
printf("%-15s\t%-4d\t%-5s\t%-12s\t%-20s\n",
ps->data[i].name,
ps->data[i].age,
ps->data[i].sex,
ps->data[i].tele,
ps->data[i].address);
}//打印学生信息管理系统全部信息内容
}
}
//自定义的比较函数
int CmpByName(const void* e1, const void* e2)
{
return strcmp((const char*)e1, (const char*)e2);
}
//通过名字排序学生信息管理系统中学生的先后顺序
void SortContact(struct Contact* ps)
{
qsort(ps->data, ps->size, sizeof(struct Student), CmpByName);//排序
}
//销毁学生信息管理系统数据
void DestroyContact(struct Contact* ps)
{
//释放动态开辟空间
free(ps->data);
ps->data = NULL;
}
//保存学生信息管理系统内信息到文件中
void SaveContact(struct Contact* ps)
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("contact.dat", "wb");
if (pf == NULL)
{
printf("保存失败\n");
return;
}
//向文件传输数据
int i = 0;
for (i = 0; i < ps->size; i++)
{
fwrite(ps->data + i, sizeof(struct Student), 1, pf);
}
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
printf("保存成功\n");
}
test.c
#include "contact.h"
void menu()
{
printf("|-----------------------|\n");
printf("| contact |\n");
printf("| 1.Add 2.Delete |\n");
printf("| 3.Search 4.Modify |\n");
printf("| 5.Show 6.Sort |\n");
printf("| 7.Save 0.Exit |\n");
printf("|-----------------------|\n");
}//打印菜单
int main()
{
int input = 0;
//创建学生信息管理系统
struct Contact con;//con就是学生信息管理系统，里面包含data指针，size和capacity
//初始化学生信息管理系统
InitContact(&con);
do
{
menu();
printf("请选择:>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case ADD:
AddContact(&con);
break;
case DELETE:
DeleteContact(&con);
break;
case SREACH:
SreachContact(&con);
break;
case MODIFY:
ModifyContact(&con);
break;
case SHOW:
ShowContact(&con);
break;
case SORT:
SortContact(&con);
break;
case SAVE:
SaveContact(&con);
break;
case EXIT:
DestroyContact(&con);
printf("退出学生信息管理系统\n");
break;
default:
printf("选择错误，请重新选择\n");
break;
}
} while (input);
return 0;
}