L8. Kiểu Cấu Trúc (Struct)
1. Đặt Vấn Đề
1.1. Vấn Đề Quản Lý Thông Tin
Bài toán: Quản lý thông tin sinh viên
Thông tin 1 sinh viên:
- MSSV: kiểu chuỗi
- Tên SV: kiểu chuỗi
- Ngày sinh: kiểu chuỗi
- Giới tính: ký tự
- Điểm Toán, Lý, Hóa: số thực
Yêu cầu:
- Lưu thông tin cho N sinh viên?
- Truyền thông tin N sinh viên vào một hàm?
1.2. Cách Tiếp Cận Truyền Thống
Khai báo biến cho 1 sinh viên:
char mssv[7]; // "0012078"
char hoten[30]; // "Nguyen Van A"
char ntns[8]; // "29/12/82"
char phai; // 'N' ⟷ Nam, 'F' ⟷ Nữ
float toan, ly, hoa; // 8.5, 9.0, 10.0
Truyền cho hàm:
void xuat(char mssv[], char hoten[], char ntns[],
char phai, float toan, float ly, float hoa);Nhận xét:
- ❌ Đặt tên biến khó khăn và khó quản lý
- ❌ Truyền tham số cho hàm quá nhiều
- ❌ Tìm kiếm, sắp xếp, sao chép khó khăn
- ❌ Tốn nhiều bộ nhớ
Giải pháp:
Gom những thông tin của cùng 1 sinh viên thành một kiểu dữ liệu mới → Kiểu Struct
2. Khái Niệm Kiểu Cấu Trúc
2.1. Định Nghĩa
Struct (Structure):
Kiểu dữ liệu do người dùng định nghĩa, cho phép gom nhóm các biến có kiểu dữ liệu khác nhau thành một đơn vị.
graph TD
A[Struct SINHVIEN] --> B[mssv: char]
A --> C[hoten: char]
A --> D[ngaysinh: char]
A --> E[phai: char]
A --> F[toan: float]
A --> G[ly: float]
A --> H[hoa: float]
2.2. Khai Báo Kiểu Cấu Trúc
Cú pháp:
struct <tên_kiểu_cấu_trúc> {
<kiểu_dữ_liệu> <tên_thành_phần_1>;
<kiểu_dữ_liệu> <tên_thành_phần_2>;
...
<kiểu_dữ_liệu> <tên_thành_phần_n>;
};Ví dụ 1: Điểm trong mặt phẳng
struct DIEM {
int x;
int y;
};Ví dụ 2: Phân số
struct PHANSO {
int tu;
int mau;
};Ví dụ 3: Sinh viên
struct SINHVIEN {
char mssv[10];
char hoten[30];
char ngaysinh[11];
char phai;
float toan, ly, hoa;
};3. Khai Báo Biến Cấu Trúc
3.1. Khai Báo Không Tường Minh
Cú pháp:
struct <tên_kiểu_cấu_trúc> {
<kiểu_dữ_liệu> <tên_thành_phần_1>;
...
<kiểu_dữ_liệu> <tên_thành_phần_n>;
};
struct <tên_kiểu_cấu_trúc> <tên_biến>;Ví dụ:
struct DIEM {
int x;
int y;
};
// Khai báo biến
struct DIEM diem1, diem2; // C++ có thể bỏ từ khóa struct
3.2. Sử Dụng typedef
Cú pháp:
typedef struct {
<kiểu_dữ_liệu> <tên_thành_phần_1>;
...
<kiểu_dữ_liệu> <tên_thành_phần_n>;
} <tên_kiểu_cấu_trúc>;
<tên_kiểu_cấu_trúc> <tên_biến>;Ví dụ:
typedef struct {
int x;
int y;
} DIEM;
// Khai báo biến
DIEM diem1, diem2; // Không cần từ khóa struct
3.3. Khai Báo Tường Minh
Cú pháp:
struct <tên_kiểu_cấu_trúc> {
<kiểu_dữ_liệu> <tên_thành_phần_1>;
...
<kiểu_dữ_liệu> <tên_thành_phần_n>;
} <tên_biến>;Ví dụ:
struct DIEM {
int x;
int y;
} diem1, diem2;3.4. Khởi Tạo Biến Cấu Trúc
Cách 1: Khởi tạo khi khai báo
struct DIEM {
int x;
int y;
} diem1 = {2912, 1706}, diem2;Cách 2: Khởi tạo với typedef
typedef struct {
int x;
int y;
} DIEM;
DIEM diem1 = {10, 20};
DIEM diem2 = {30, 40};Cách 3: Khởi tạo từng thành phần
DIEM diem1;
diem1.x = 10;
diem1.y = 20;4. Truy Xuất Dữ Liệu Kiểu Cấu Trúc
4.1. Toán Tử Chấm (Dot Operator)
Đặc điểm:
- Không thể truy xuất trực tiếp biến cấu trúc
- Phải thông qua toán tử thành phần cấu trúc (dot operator):
.
Cú pháp:
<tên_biến_cấu_trúc>.<tên_thành_phần>Ví dụ:
struct DIEM {
int x;
int y;
} diem1;
// Truy xuất
cout << diem1.x << " " << diem1.y;
// Gán giá trị
diem1.x = 100;
diem1.y = 200;
// Nhập từ bàn phím
cin >> diem1.x >> diem1.y;4.2. Gán Dữ Liệu Kiểu Cấu Trúc
Cách 1: Gán cả cấu trúc
<biến_cấu_trúc_đích> = <biến_cấu_trúc_nguồn>;struct DIEM {
int x, y;
} diem1 = {2912, 1706}, diem2;
diem2 = diem1; // Sao chép toàn bộ
// diem2.x = 2912, diem2.y = 1706
Cách 2: Gán từng thành phần
<biến_cấu_trúc_đích>.<tên_thành_phần> = <giá_trị>;diem2.x = diem1.x;
diem2.y = diem1.y * 2;5. Cấu Trúc Phức Tạp
5.1. Cấu Trúc Lồng Nhau
Thành phần của cấu trúc là cấu trúc khác:
struct DIEM {
int x;
int y;
};
struct HINHCHUNHAT {
DIEM traitren; // Góc trái trên
DIEM phaiduoi; // Góc phải dưới
} hcn1;Truy xuất:
hcn1.traitren.x = 2912;
hcn1.traitren.y = 1706;
hcn1.phaiduoi.x = 3000;
hcn1.phaiduoi.y = 2000;Minh họa:
Hình chữ nhật:
┌──────────────────┐ ← (traitren.x, traitren.y)
│ │
│ │
│ │
└──────────────────┘ ← (phaiduoi.x, phaiduoi.y)5.2. Cấu Trúc Đệ Quy (Tự Trỏ)
Cấu trúc có con trỏ trỏ đến chính kiểu cấu trúc đó:
struct PERSON {
char hoten[30];
PERSON *father; // Con trỏ đến cha
PERSON *mother; // Con trỏ đến mẹ
};Ứng dụng: Danh sách liên kết
struct NODE {
int value;
NODE *pNext; // Con trỏ đến node tiếp theo
};┌───┬────┐ ┌───┬────┐ ┌───┬────┐
│ 5 │ ●──┼──→│ 8 │ ●──┼──→│ 3 │NULL│
└───┴────┘ └───┴────┘ └───┴────┘6. Các Lưu Ý Về Cấu Trúc
6.1. Kích Thước Cấu Trúc
Kích thước cấu trúc ≠ Tổng kích thước các thành phần
Do vấn đề căn chỉnh bộ nhớ (memory alignment).
Ví dụ:
struct B1 {
int a; // 4 bytes
double c; // 8 bytes
int b; // 4 bytes
};
sizeof(B1) = 24 // Không phải 16!
Cấu trúc bộ nhớ:
┌────┬────┬────────────┬────┬────┐
│ a │pad │ c │ b │pad │
└────┴────┴────────────┴────┴────┘
4 4 8 4 4 = 24 bytesTối ưu hóa:
struct B2 {
int a; // 4 bytes
int b; // 4 bytes
double c; // 8 bytes
};
sizeof(B2) = 16 // Tối ưu hơn!
┌────┬────┬────────────┐
│ a │ b │ c │
└────┴────┴────────────┘
4 4 8 = 16 bytes6.2. Các Lưu Ý Khác
1. Kiểu và biến:
- Kiểu cấu trúc: Khuôn mẫu (template)
- Biến cấu trúc: Thực thể (instance)
2. Trong C++:
- Có thể bỏ từ khóa
structkhi khai báo biến
3. Nhập số thực:
- Phải nhập thông qua biến trung gian
struct DIEM {
float x, y;
} d1;
float temp;
cin >> temp;
d1.x = temp;7. Mảng Cấu Trúc
7.1. Khai Báo Mảng Cấu Trúc
Tương tự như mảng thông thường:
struct DIEM {
int x;
int y;
};
DIEM mang1[20]; // Mảng 20 điểm
DIEM mang2[10] = {
{3, 2},
{4, 4},
{2, 7}
}; // Khởi tạo 3 điểm đầu
7.2. Truy Xuất Mảng Cấu Trúc
DIEM arr[10];
// Truy xuất phần tử thứ i
arr[i].x = 10;
arr[i].y = 20;
// Nhập mảng
for (int i = 0; i < 10; i++) {
cout << "Nhap diem thu " << i << ":\n";
cout << "x = "; cin >> arr[i].x;
cout << "y = "; cin >> arr[i].y;
}
// Xuất mảng
for (int i = 0; i < 10; i++) {
cout << "(" << arr[i].x << ", " << arr[i].y << ")\n";
}8. Truyền Cấu Trúc Cho Hàm
8.1. Truyền Tham Trị
Không thay đổi sau khi kết thúc hàm:
void xuat1(int x, int y) {
cout << "(" << x << ", " << y << ")";
}
void xuat2(DIEM diem) {
cout << "(" << diem.x << ", " << diem.y << ")";
}8.2. Truyền Tham Chiếu
Có thể thay đổi giá trị:
void xuat3(DIEM &diem) {
cout << "(" << diem.x << ", " << diem.y << ")";
}
void nhap(DIEM &diem) {
cout << "Nhap x: "; cin >> diem.x;
cout << "Nhap y: "; cin >> diem.y;
}8.3. Truyền Con Trỏ
void xuat4(DIEM *diem) {
cout << "(" << diem->x << ", " << diem->y << ")";
}
void nhap2(DIEM *diem) {
cout << "Nhap x: "; cin >> diem->x;
cout << "Nhap y: "; cin >> diem->y;
}9. Bài Tập Minh Họa
9.1. Cấu Trúc Sinh Viên
typedef struct {
char ten[50];
char mssv[10];
char lop[5];
} SINHVIEN;9.2. Nhập Danh Sách Sinh Viên
void NhapSinhVien(SINHVIEN dssv[], int thutu) {
fflush(stdin);
printf("Nhap ten sinh vien: ");
gets(dssv[thutu].ten);
fflush(stdin);
printf("Nhap ma so sinh vien: ");
gets(dssv[thutu].mssv);
fflush(stdin);
printf("Nhap lop cua sinh vien: ");
gets(dssv[thutu].lop);
}9.3. Xuất Danh Sách Sinh Viên
void XuatSinhVien(SINHVIEN dssv[], int thutu) {
printf("Ten sinh vien: ");
puts(dssv[thutu].ten);
printf("Ma so sinh vien: ");
puts(dssv[thutu].mssv);
printf("Lop cua sinh vien: ");
puts(dssv[thutu].lop);
}9.4. Tìm Sinh Viên Theo Tên
int TimSVTheoTen(SINHVIEN dssv[], int soluongsv, char ten[]) {
int vitritimthay = -1;
for (int i = 0; i < soluongsv; i++) {
if (strcmp(dssv[i].ten, ten) == 0) {
vitritimthay = i;
break;
}
}
return vitritimthay;
}9.5. Chương Trình Hoàn Chỉnh
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
typedef struct {
char ten[50];
char mssv[10];
char lop[5];
} SINHVIEN;
void NhapSinhVien(SINHVIEN &sv) {
fflush(stdin);
cout << "Nhap ten: "; gets(sv.ten);
cout << "Nhap MSSV: "; gets(sv.mssv);
cout << "Nhap lop: "; gets(sv.lop);
}
void XuatSinhVien(SINHVIEN sv) {
cout << "Ten: " << sv.ten << endl;
cout << "MSSV: " << sv.mssv << endl;
cout << "Lop: " << sv.lop << endl;
}
int main() {
SINHVIEN dssv[100];
int n;
cout << "Nhap so luong sinh vien: ";
cin >> n;
for (int i = 0; i < n; i++) {
cout << "\nNhap thong tin sinh vien " << i + 1 << ":\n";
NhapSinhVien(dssv[i]);
}
cout << "\n=== DANH SACH SINH VIEN ===\n";
for (int i = 0; i < n; i++) {
cout << "\nSinh vien " << i + 1 << ":\n";
XuatSinhVien(dssv[i]);
}
return 0;
}