Практическая работа №6

Работа со структурами (struct) в C++

Цель работы: Научиться объявлять, инициализировать и эффективно использовать пользовательские типы данных — структуры (struct) — для объединения логически связанных данных разных типов, а также применять массивы структур и указатели на структуры в языке программирования C++.

Основные теоретические положения

1. Объявление и использование структур

Структура в C++ — это пользовательский тип данных, который позволяет объединить логически связанные переменные (члены структуры) разных типов под одним именем. Это позволяет работать с группой данных как с единым целым.

Синтаксис объявления

// Объявление структуры для описания студента
struct Student {
    char name[50]; // Имя студента
    int studentID; // ID студента
    float averageGrade; // Средний балл
    bool isFullTime; // Очная форма обучения
};

Инициализация и доступ к членам

Для доступа к членам структуры используется оператор точки (.).

// Объявление и инициализация переменной типа Student
Student s1 = {"Ivanov Ivan", 1001, 4.75, true};

// Доступ к членам структуры
printf("Имя: %s\n", s1.name);
printf("ID: %d\n", s1.studentID);

// Изменение члена структуры
s1.averageGrade = 4.85;

2. Массивы структур

Очень часто структуры используются для создания массивов структур, что позволяет хранить набор однотипных записей (например, список студентов, товаров или книг).

// Объявление массива из 3-х студентов
Student group[3] = {
    {"Petrov Petr", 1002, 4.2, true},
    {"Sidorova Anna", 1003, 5.0, false},
    {"Kuznetsov Alex", 1004, 3.9, true}
};

// Доступ к члену структуры во втором элементе массива (индекс 1)
printf("Средний балл Анны: %.2f\n", group[1].averageGrade);

3. Указатели на структуры

Указатели на структуры используются для динамического выделения памяти или для передачи структур в функции по ссылке. Для доступа к членам структуры через указатель используется оператор стрелки (->).

// Объявление указателя на структуру Student
Student s2 = {"Dmitriev Oleg", 1005, 4.1, true};
Student* ptr_s2 = &s2;

// Доступ к членам через указатель
printf("ID через указатель: %d\n", (*ptr_s2).studentID); // Использование оператора точки с разыменованием
printf("Имя через оператор стрелки: %s\n", ptr_s2->name); // Предпочтительный способ

4. Вложенные структуры

Структура может содержать в качестве члена другую структуру, что позволяет создавать более сложные и логически организованные типы данных.

struct Date {
    int day;
    int month;
    int year;
};

struct Employee {
    char name[50];
    Date hireDate; // Вложенная структура
    double salary;
};

Employee e1 = {"Elena", {15, 10, 2023}, 75000.0};

// Доступ к членам вложенной структуры
printf("Дата найма: %d.%d.%d\n", e1.hireDate.day, e1.hireDate.month, e1.hireDate.year);

Компиляция и запуск программы

g++ *имя_файла*.cpp -o *название_файла_для_компиляции*

./*название_скомпилированного_файла*

---

Общие требования

Для каждого задания необходимо:

1. Составить схему алгоритма программы;
2. Написать программу на языке программирования C++;
3. Произвести отладку программы на различных входных данных.

---

Задания для выполнения

Выбор варианта: Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы. Если количество студентов превышает 15, варианты повторяются по кругу (например, 16-й студент выполняет Вариант 1, 17-й - Вариант 2 и т.д.).

Вариант 1

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Point с членами x и y (целые числа). Создайте две переменные типа Point и вычислите расстояние между ними по формуле $\sqrt{(x_2-x_1)^2 + (y_2-y_1)^2}$.
2	Массив структур	Объявите структуру Book (название, автор, год издания). Создайте массив из 5 книг. Реализуйте функцию для поиска книги по названию и вывода информации о ней.
3	Сложная структура	Объявите структуру Student (ФИО, номер зачетки, массив из 5 оценок). Создайте массив из 3-х студентов. Найдите студента с самым высоким средним баллом.

Вариант 2

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Time (часы, минуты, секунды). Создайте две переменные типа Time и реализуйте функцию для сложения двух моментов времени.
2	Массив структур	Объявите структуру Product (название, цена, количество на складе). Создайте массив из 4-х товаров. Отсортируйте массив по цене в порядке возрастания.
3	Сложная структура	Объявите структуру Triangle (три вершины, каждая из которых — структура Point с координатами x и y). Вычислите периметр заданного треугольника.

Вариант 3

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Date (день, месяц, год). Создайте переменную типа Date и реализуйте функцию для проверки, является ли год високосным.
2	Массив структур	Объявите структуру Car (марка, модель, год выпуска). Создайте массив из 5 автомобилей. Реализуйте функцию для подсчета количества автомобилей, выпущенных после заданного года.
3	Сложная структура	Объявите структуру Employee (ФИО, должность, зарплата). Создайте массив из 4-х сотрудников. Найдите сотрудника с самой высокой зарплатой в заданной должности.

Вариант 4

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Fraction (числитель, знаменатель). Реализуйте функцию для сокращения заданной дроби.
2	Массив структур	Объявите структуру City (название, население). Создайте массив из 6 городов. Отсортируйте массив по населению в порядке убывания.
3	Сложная структура	Объявите структуру Rectangle (левая верхняя вершина Point, правая нижняя вершина Point). Вычислите площадь заданного прямоугольника.

Вариант 5

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру RGBColor (красный, зеленый, синий — целые числа от 0 до 255). Создайте две переменные и реализуйте функцию для вычисления “среднего” цвета (среднее арифметическое каждого компонента).
2	Массив структур	Объявите структуру Movie (название, режиссер, рейтинг от 1 до 10). Создайте массив из 5 фильмов. Реализуйте функцию для вывода списка фильмов с рейтингом выше заданного значения.
3	Сложная структура	Объявите структуру Vector3D (x, y, z). Создайте массив из 3-х векторов. Реализуйте функцию для вычисления скалярного произведения двух векторов.

Вариант 6

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Circle (центр Point, радиус). Создайте переменную типа Circle и реализуйте функцию для вычисления ее площади.
2	Массив структур	Объявите структуру Athlete (ФИО, вид спорта, лучший результат). Создайте массив из 5 спортсменов. Отсортируйте массив по лучшему результату в порядке убывания для заданного вида спорта.
3	Сложная структура	Объявите структуру Complex (действительная часть, мнимая часть). Создайте массив из 3-х комплексных чисел. Реализуйте функцию для умножения двух комплексных чисел.

Вариант 7

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Vector2D (x, y). Реализуйте функцию для вычисления длины (модуля) вектора.
2	Массив структур	Объявите структуру Recipe (название, время приготовления в минутах). Создайте массив из 5 рецептов. Найдите рецепт с минимальным временем приготовления.
3	Сложная структура	Объявите структуру Passport (номер, ФИО, дата рождения Date). Создайте массив из 4-х паспортов. Реализуйте функцию для поиска паспорта по дате рождения.

Вариант 8

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Temperature (значение, шкала: ‘C’ или ‘F’). Реализуйте функцию для перевода температуры из Цельсия в Фаренгейт и наоборот.
2	Массив структур	Объявите структуру Song (название, исполнитель, длительность в секундах). Создайте массив из 5 песен. Подсчитайте общую длительность всех песен в массиве.
3	Сложная структура	Объявите структуру LineSegment (начальная точка Point, конечная точка Point). Реализуйте функцию для проверки, является ли отрезок горизонтальным или вертикальным.

Вариант 9

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Money (рубли, копейки). Реализуйте функцию для вывода денежной суммы в формате “РР руб. КК коп.”.
2	Массив структур	Объявите структуру Country (название, столица, площадь). Создайте массив из 4-х стран. Отсортируйте массив по площади в порядке возрастания.
3	Сложная структура	Объявите структуру InventoryItem (название, количество, цена за единицу). Создайте массив из 5 товаров. Вычислите общую стоимость всех товаров на складе.

Вариант 10

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Box (длина, ширина, высота). Вычислите объем и площадь поверхности заданного параллелепипеда.
2	Массив структур	Объявите структуру Flight (номер рейса, город отправления, город прибытия). Создайте массив из 5 рейсов. Реализуйте функцию для поиска всех рейсов, прибывающих в заданный город.
3	Сложная структура	Объявите структуру Polynomial (коэффициенты, степень). Создайте массив из 3-х полиномов. Реализуйте функцию для сложения двух полиномов.

Вариант 11

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Address (улица, дом, квартира). Реализуйте функцию для форматированного вывода адреса.
2	Массив структур	Объявите структуру WeatherDay (дата Date, минимальная температура, максимальная температура). Создайте массив из 7 дней. Найдите день с самой большой разницей между минимальной и максимальной температурой.
3	Сложная структура	Объявите структуру LibraryCard (номер, владелец Student). Создайте массив из 4-х карт. Реализуйте функцию для поиска владельца карты по ее номеру.

Вариант 12

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Circle (координаты центра x, y, радиус). Реализуйте функцию для проверки, лежит ли заданная точка Point внутри этого круга.
2	Массив структур	Объявите структуру Animal (вид, кличка, возраст). Создайте массив из 5 животных. Реализуйте функцию для вывода списка животных заданного возраста.
3	Сложная структура	Объявите структуру Matrix2x2 (массив 2x2 целых чисел). Реализуйте функцию для вычисления определителя заданной матрицы.

Вариант 13

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Rectangle (длина, ширина). Реализуйте функцию для сравнения двух прямоугольников по площади.
2	Массив структур	Объявите структуру Player (имя, очки). Создайте массив из 6 игроков. Отсортируйте массив по очкам в порядке убывания.
3	Сложная структура	Объявите структуру BankAccount (номер счета, ФИО владельца, баланс). Создайте массив из 3-х счетов. Реализуйте функцию для перевода средств с одного счета на другой.

Вариант 14

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Complex (действительная часть, мнимая часть). Реализуйте функцию для вычисления модуля комплексного числа.
2	Массив структур	Объявите структуру Employee (ФИО, отдел). Создайте массив из 5 сотрудников. Подсчитайте количество сотрудников в каждом отделе.
3	Сложная структура	Объявите структуру Line (коэффициенты A, B, C в уравнении $Ax + By + C = 0$). Реализуйте функцию для проверки, параллельны ли две заданные прямые.

Вариант 15

№	Тип задачи	Описание задачи
1	Базовая структура	Объявите структуру Vector2D (x, y). Реализуйте функцию для вычисления угла между двумя заданными векторами.
2	Массив структур	Объявите структуру Student (ФИО, группа). Создайте массив из 7 студентов. Отсортируйте массив по номеру группы, а студентов внутри группы — по алфавиту.
3	Сложная структура	Объявите структуру Book (название, автор, год издания, цена). Создайте массив из 5 книг. Найдите самую дорогую книгу, выпущенную после 2010 года.

---

Контрольные вопросы

1. Что такое структура (struct) в C++ и для чего она используется?
2. В чем основное отличие структуры от массива?
3. Как объявить структуру и получить доступ к ее членам? Приведите пример.
4. Объясните разницу в доступе к членам структуры, когда вы работаете с самой структурой (.) и когда работаете с указателем на структуру (->).
5. Что такое массив структур и как он объявляется?
6. Может ли структура содержать в качестве члена другую структуру? Если да, приведите пример.
7. Как передать структуру в функцию по значению и по ссылке? Какой способ предпочтительнее и почему?

---

Рекомендуемая литература

1. Стивен Прата. Язык программирования C++. Лекции и упражнения. 6-е изд. – М.: ООО “И.Д. Вильямс”, 2012. – 1248 с.
2. Бьерн Страуструп. Язык программирования C++. 4-е изд. – М.: Бином-Пресс, 2011. – 1136 с.
3. C++ Structures (Structs). cplusplus.com. https://www.cplusplus.com/doc/tutorial/structures/
4. Стивен Прата. Язык программирования C++. Лекции и упражнения. 6-е изд. – М.: ООО “И.Д. Вильямс”, 2012. – 1248 с.