（C语言）虚数运算（结构体教程）（指针解法）（C语言教程）

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
//定义结构体
typedef struct 
{
    float realpart;
    float imagpart;
}Complex;
//初始化虚数
//传递值，和指针分开
void assign(const float real,const float imag,Complex* A){
    A->imagpart=imag;
    A->realpart=real;
}
//虚数相加
//同样传递值，和指针分开
void add(const Complex A,const Complex B,Complex* C){
    C->imagpart=A.imagpart+B.imagpart;
    C->realpart=A.realpart+B.realpart;
}
//虚数相减
void minus(const Complex A,const Complex B,Complex* C){
    C->imagpart=A.imagpart-B.imagpart;
    C->realpart=A.realpart-B.realpart;
}

//虚数相乘
void multiply(const Complex A,const Complex B,Complex* C){
    C->realpart = A.realpart * B.realpart - A.imagpart * B.imagpart;
    C->imagpart = A.realpart * B.imagpart + A.imagpart * B.realpart;
}
//虚数相除
void divide(const Complex A, const Complex B, Complex* C) {
    Complex conjugate = {B.realpart, -B.imagpart};  // B的共轭
    Complex numerator;
    multiply(A, conjugate,&numerator);            // 分子：A * B的共轭
    float denominator = B.realpart * B.realpart + B.imagpart * B.imagpart;  // 分母
    C->realpart = numerator.realpart / denominator;
    C->imagpart = numerator.imagpart / denominator;
}
//主函数
int main(){

    Complex z1;
    Complex z2;
    Complex z3;

    assign(3.0,4.0,&z1);
    assign(2.0,5.0,&z2);

    add(z1,z2,&z3);
    printf("相加时z3= %.2f + %.2fi\n", z3.realpart, z3.imagpart);

    minus(z1,z2,&z3);
    printf("相减时z3= %.2f + %.2fi\n", z3.realpart, z3.imagpart);

    multiply(z1,z2,&z3);
    printf("相乘时z3= %.2f + %.2fi\n", z3.realpart, z3.imagpart);
    
    divide(z1,z2,&z3);
    printf("相除时z3= %.2f + %.2fi\n", z3.realpart, z3.imagpart);
    return 0;
}

一、结构体定义与初始化

1.1 结构体定义
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typedef struct {
    float realpart;
    float imagpart;
} Complex;
知识点解析：
typedef的作用 ：为匿名结构体创建别名Complex，简化变量声明。
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// 无typedef的传统写法
struct Complex { ... };
struct Complex z1;  // 必须带struct

// 有typedef的现代写法
typedef struct { ... } Complex;
Complex z1;         // 直接使用别名
结构体成员 ：realpart（实部）和imagpart（虚部）均为float类型。

内存布局 ：结构体成员在内存中连续存储，总大小为各成员大小之和（此处为2 * sizeof(float) = 8字节）。
1.2 assign函数：初始化复数
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void assign(const float real, const float imag, Complex* A) {
    A->imagpart = imag;
    A->realpart = real;
}
知识点解析：
指针操作 ：通过指针A直接修改结构体成员，避免值传递的开销。

const关键字 ：保护输入参数real和imag不被意外修改。

操作符-> ：等价于(*A).imagpart，通过指针访问成员。
初始化示例：
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Complex z1;
assign(3.0, 4.0, &z1);  // z1 = 3.0 + 4.0i
二、复数运算函数

2.1 加法函数add
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void add(const Complex A, const Complex B, Complex* C) {
    C->imagpart = A.imagpart + B.imagpart;
    C->realpart = A.realpart + B.realpart;
}
知识点解析：
值传递与指针传递 ：输入参数A和B为值传递（拷贝），输出参数C为指针传递（直接修改目标内存）。

const保护输入参数 ：确保函数内不会修改A和B的值。
示例计算：
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Complex z1 = {3, 4}, z2 = {2, 5}, result;
add(z1, z2, &result);  // result = 5.0 + 9.0i
2.2 减法函数minus
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void minus(const Complex A, const Complex B, Complex* C) {
    C->imagpart = A.imagpart - B.imagpart;
    C->realpart = A.realpart - B.realpart;
}
知识点扩展：

函数命名规范 ：minus是动词，符合"动作+参数"的命名习惯（如calculateDifference）。

2.3 乘法函数multiply
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void multiply(const Complex A, const Complex B, Complex* C) {
    C->realpart = A.realpart * B.realpart - A.imagpart * B.imagpart;
    C->imagpart = A.realpart * B.imagpart + A.imagpart * B.realpart;
}
数学原理 ：

复数乘法公式：

(a+bi)(c+di)=(ac−bd)+(ad+bc)i(a+bi)(c+di)=(ac−bd)+(ad+bc)i

2.4 除法函数divide
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void divide(const Complex A, const Complex B, Complex* C) {
    Complex conjugate = {B.realpart, -B.imagpart};  // 共轭复数
    Complex numerator;
    multiply(A, conjugate, &numerator);             // 分子 = A * B的共轭
    float denominator = B.realpart * B.realpart + B.imagpart * B.imagpart;
    C->realpart = numerator.realpart / denominator;
    C->imagpart = numerator.imagpart / denominator;
}
数学原理 ：

复数除法公式：

a+bic+di=(a+bi)(c−di)c2+d2c+dia+bi=c2+d2(a+bi)(c−di)

三、主函数与代码执行
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int main() {
    Complex z1, z2, z3;

    assign(3.0, 4.0, &z1);  // z1 = 3.0 + 4.0i
    assign(2.0, 5.0, &z2);  // z2 = 2.0 + 5.0i

    add(z1, z2, &z3);
    printf("相加结果: %.2f + %.2fi\n", z3.realpart, z3.imagpart);

    minus(z1, z2, &z3);
    printf("相减结果: %.2f + %.2fi\n", z3.realpart, z3.imagpart);

    multiply(z1, z2, &z3);
    printf("相乘结果: %.2f + %.2fi\n", z3.realpart, z3.imagpart);

    divide(z1, z2, &z3);
    printf("相除结果: %.2f + %.2fi\n", z3.realpart, z3.imagpart);

    return 0;
}
输出示例：
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相加结果: 5.00 + 9.00i
相减结果: 1.00 - 1.00i
相乘结果: -14.00 + 23.00i
相除结果: 0.90 - 0.24i
四、结构体高级知识点扩展

4.1 结构体嵌套
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typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;

typedef struct {
    Point start;
    Point end;
} Line;
示例用法：
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Line line = {{0, 0}, {3, 4}};
printf("线段长度: %.2f\n", sqrt(pow(line.end.x - line.start.x, 2) + 
                                pow(line.end.y - line.start.y, 2)));
4.2 结构体与动态内存
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Complex* createComplex(float real, float imag) {
    Complex* c = (Complex*)malloc(sizeof(Complex));
    if (c != NULL) {
        c->realpart = real;
        c->imagpart = imag;
    }
    return c;
}

// 使用后需手动释放内存
Complex* z = createComplex(3.0, 4.0);
free(z);
4.3 结构体对齐与填充
对齐规则：结构体成员按最大成员类型的对齐要求排列。
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struct Example {
    char a;      // 1字节
    int b;       // 4字节（对齐到4的倍数地址）
    double c;    // 8字节（对齐到8的倍数地址）
};
// 总大小: 1 + 3（填充） + 4 + 8 = 16字节
4.4 结构体位域
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typedef struct {
    unsigned int isReady : 1;  // 1位
    unsigned int hasError : 1;
    unsigned int status  : 4;  // 4位
} DeviceStatus;
五、总结

核心知识点：

结构体封装数据，函数模拟方法，实现面向对象风格。

指针传递提升效率，const保护数据安全。

复数运算需严格遵循数学公式。

扩展应用：

结构体嵌套、动态内存管理、位域操作等高级用法。

结合文件操作、网络通信等场景设计复杂数据结构。

通过结构体和函数的组合，C语言能够有效模拟对象的行为，为底层系统开发和嵌入式编程提供灵活的数据管理能力。

解释完代码后，下面来介绍一下结构体，在之前，我们简单的介绍过结构体，今天来详细介绍并举例说明：

结构体相关介绍（详细）

1. 什么是结构体？

结构体（struct）是C语言中一种自定义的复合数据类型，它允许你将多个不同类型的数据组合在一起，形成一个新的数据类型。

通俗理解：就像是一个"盒子"，里面可以放各种不同类型的东西（数据）。

2. 为什么要用结构体？

想象你要记录一个学生的信息：

姓名（字符串）

年龄（整数）

成绩（浮点数）

如果没有结构体，你需要这样：
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char name[20];
int age;
float score;
有了结构体，你可以把它们打包成一个整体：
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struct Student {
    char name[20];
    int age;
    float score;
};
3. 结构体的基本语法

3.1 定义结构体
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struct 结构体名 {
    数据类型 成员1;
    数据类型 成员2;
    // ...
};
示例：
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// 定义一个表示点的结构体
struct Point {
    int x;  // x坐标
    int y;  // y坐标
};
3.2 使用typedef简化

每次使用结构体都要写struct关键字很麻烦，可以用typedef简化：
复制代码
typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;  // 现在可以直接用Point声明变量
3.3 声明结构体变量
复制代码
// 方法1：定义时直接声明
struct Student {
    char name[20];
    int age;
} stu1, stu2;

// 方法2：先定义后声明
struct Student stu3;

// 使用typedef后更简单
Point p1, p2;
3.4 初始化结构体
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// 方法1：按顺序初始化
struct Student stu1 = {"张三", 18, 90.5};

// 方法2：指定成员初始化（C99标准）
struct Student stu2 = {.name = "李四", .age = 19, .score = 88.5};

// 使用typedef的初始化
Point p1 = {10, 20};
4. 访问结构体成员

使用点运算符.访问结构体成员：
复制代码
struct Student stu1 = {"张三", 18, 90.5};
printf("姓名：%s\n", stu1.name);
printf("年龄：%d\n", stu1.age);
printf("成绩：%.1f\n", stu1.score);

// 修改成员值
stu1.age = 19;
5. 结构体指针

当结构体很大时，直接传递结构体会产生拷贝开销，这时可以使用指针：
复制代码
struct Student stu1 = {"张三", 18, 90.5};
struct Student *pStu = &stu1;

// 通过指针访问成员
printf("姓名：%s\n", (*pStu).name);  // 方法1
printf("姓名：%s\n", pStu->name);    // 方法2（更常用）
箭头运算符->：专门用于通过指针访问结构体成员。

6. 结构体的大小

结构体的大小不是简单等于各成员大小之和，因为存在内存对齐问题：
复制代码
struct Example1 {
    char a;   // 1字节
    int b;    // 4字节
    double c; // 8字节
};
// 不是1+4+8=13，实际可能是16字节（取决于对齐规则）
可以使用sizeof运算符查看结构体大小：
复制代码
printf("结构体大小：%zu字节\n", sizeof(struct Example1));
7. 结构体数组

可以创建结构体类型的数组：
复制代码
struct Student class[3] = {
    {"张三", 18, 90.5},
    {"李四", 19, 88.0},
    {"王五", 17, 92.5}
};

// 访问数组元素
printf("第二个学生的姓名：%s\n", class[1].name);
8. 结构体嵌套

结构体可以包含其他结构体：
复制代码
typedef struct {
    int hour;
    int minute;
    int second;
} Time;

typedef struct {
    int year;
    int month;
    int day;
    Time time;
} DateTime;

// 初始化
DateTime dt = {2023, 10, 15, {14, 30, 0}};

// 访问嵌套成员
printf("时间是：%d:%d:%d\n", dt.time.hour, dt.time.minute, dt.time.second);
9. 结构体作为函数参数

结构体可以作为函数参数传递：
复制代码
// 值传递（会产生拷贝）
void printStudent(struct Student stu) {
    printf("姓名：%s\n", stu.name);
    // ...
}

// 指针传递（更高效）
void modifyStudent(struct Student *pStu) {
    pStu->age += 1;
}

// 使用
printStudent(stu1);
modifyStudent(&stu1);
10. 结构体应用实例

10.1 学生管理系统
复制代码
#include <stdio.h>
#include <string.h>

typedef struct {
    char name[20];
    int age;
    float score;
} Student;

void inputStudent(Student *stu) {
    printf("请输入姓名：");
    scanf("%s", stu->name);
    printf("请输入年龄：");
    scanf("%d", &stu->age);
    printf("请输入成绩：");
    scanf("%f", &stu->score);
}

void printStudent(Student stu) {
    printf("姓名：%s\n", stu.name);
    printf("年龄：%d\n", stu.age);
    printf("成绩：%.1f\n", stu.score);
}

int main() {
    Student stu;
    inputStudent(&stu);
    printStudent(stu);
    return 0;
}
10.2 图形计算
复制代码
#include <stdio.h>
#include <math.h>

typedef struct {
    double x;
    double y;
} Point;

double distance(Point p1, Point p2) {
    return sqrt(pow(p1.x - p2.x, 2) + pow(p1.y - p2.y, 2));
}

int main() {
    Point a = {0, 0};
    Point b = {3, 4};
    printf("两点距离：%.2f\n", distance(a, b));
    return 0;
}
11. 常见问题

11.1 结构体赋值

结构体可以直接赋值（C语言支持）：
复制代码
Point p1 = {10, 20};
Point p2;
p2 = p1;  // 合法，会复制所有成员的值
11.2 结构体比较

不能直接用==比较结构体，需要逐个比较成员：
复制代码
int isEqual(Point p1, Point p2) {
    return p1.x == p2.x && p1.y == p2.y;
}
11.3 结构体动态分配

可以使用malloc动态创建结构体：
复制代码
Student *pStu = (Student *)malloc(sizeof(Student));
strcpy(pStu->name, "张三");
pStu->age = 18;
// 使用完后记得释放
free(pStu);
12. 总结

结构体是C语言中非常重要的特性，它允许你将相关的数据组合在一起，使代码更加清晰和易于维护。记住以下几点：

使用struct定义结构体，可以用typedef简化

用.访问成员，用->通过指针访问成员

结构体可以作为函数参数传递（值传递或指针传递）

结构体支持嵌套和数组

理解结构体的内存对齐规则

通过大量练习，你会逐渐掌握结构体的使用技巧。尝试用结构体来解决实际问题，比如学生管理系统、图书管理系统等，这将帮助你更好地理解结构体的强大之处。

学生管理系统：

（C语言）学生信息表（学生管理系统）（基于通讯录改版）（正式版）（C语言项目）-CSDN博客

运算结果如下：

cpp 复制代码

相加时z3= 5.00 + 9.00i
相减时z3= 1.00 + -1.00i
相乘时z3= -14.00 + 23.00i
相除时z3= 0.90 + -0.24i

请按任意键继续. . .

（C语言）虚数运算（结构体教程）（指针解法）（C语言教程）

一、结构体定义与初始化

1.1 结构体定义

1.2 `assign`函数：初始化复数

二、复数运算函数

2.1 加法函数`add`

2.2 减法函数`minus`

2.3 乘法函数`multiply`

2.4 除法函数`divide`

三、主函数与代码执行

四、结构体高级知识点扩展

4.1 结构体嵌套

4.2 结构体与动态内存

4.3 结构体对齐与填充

4.4 结构体位域

五、总结

结构体相关介绍（详细）

1. 什么是结构体？

2. 为什么要用结构体？

3. 结构体的基本语法

3.1 定义结构体

3.2 使用typedef简化

3.3 声明结构体变量

3.4 初始化结构体

4. 访问结构体成员

5. 结构体指针

6. 结构体的大小

7. 结构体数组

8. 结构体嵌套

9. 结构体作为函数参数

10. 结构体应用实例

10.1 学生管理系统

10.2 图形计算

11. 常见问题

11.1 结构体赋值

11.2 结构体比较

11.3 结构体动态分配

12. 总结

（C语言）虚数运算（结构体教程）（指针解法）（C语言教程）

一、结构体定义与初始化

1.1 结构体定义

1.2 assign函数：初始化复数

二、复数运算函数

2.1 加法函数add

2.2 减法函数minus

2.3 乘法函数multiply

2.4 除法函数divide

三、主函数与代码执行

四、结构体高级知识点扩展

4.1 结构体嵌套

4.2 结构体与动态内存

4.3 结构体对齐与填充

4.4 结构体位域

五、总结

结构体相关介绍（详细）

1. 什么是结构体？

2. 为什么要用结构体？

3. 结构体的基本语法

3.1 定义结构体

3.2 使用typedef简化

3.3 声明结构体变量

3.4 初始化结构体

4. 访问结构体成员

5. 结构体指针

6. 结构体的大小

7. 结构体数组

8. 结构体嵌套

9. 结构体作为函数参数

10. 结构体应用实例

10.1 学生管理系统

10.2 图形计算

11. 常见问题

11.1 结构体赋值

11.2 结构体比较

11.3 结构体动态分配

12. 总结

1.2 `assign`函数：初始化复数

2.1 加法函数`add`

2.2 减法函数`minus`

2.3 乘法函数`multiply`

2.4 除法函数`divide`