图书管理系统--进阶（动态开辟内存 + 保存数据到文件）

news2025/1/16 21:00:17

文章目录

  • 动态开辟内存优化
      • 改进图书管理系统类型
      • 改进初始化图书管理系统的函数
      • 改进添加图书信息的函数
      • 增加销毁图书信息管理系统的函数
  • 保存数据到文件优化
      • 保存图书信息管理系统数据到文件
      • 读取数据到图书信息管理系统
  • 完整的代码展示

在 C语言实现图书管理系统的所有基本功能+详细代码分析中，我们已经实现了图书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

一个静态的图书管理系统，一进入该系统就会开辟一大块空间，用于存放1000本图书的信息。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，即你需要存储的图书信息有多少，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。

改进后的图书管理系统是这样的：

1> 一开始为用户提供可存储三本图书信息的内存空间 。
2>当图书管理系统中需要添加的图书本数大于图书管理系统的容量时，我们就增加图书管理系统的空间大小，让图书管理系统在原来的基础上能再多存储两本图书的信息。

改进图书管理系统类型

首先，我们需要改变图书管理系统的类型，原来的图书管理系统类型为：

struct Contact
{
	struct Book data[1000];//存放1000本图书的信息
	int size;//记录当前已有图书的本数
};

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 Book* data;//指向一块动态开辟的空间
	int size;//记录当前已有图书的本数
};

但再仔细想想，既然当图书管理系统容量不够的时候，我们需要对图书管理系统进行增容，那么必然少不了一个变量，该变量存放的是图书管理系统当前的最大容量，这样我们就可以通过比较size（当前已有图书的本数）和capacity（当前图书管理系统的最大容量）来判断图书管理系统的容量是否不够，所以图书管理系统的类型最后应该是这样的：

struct Contact
{
	struct Book* data;//指向一块动态开辟的空间
	int size;//记录当前已有图书的本数
	int capacity;//当前图书管理系统的最大容量
};

改进初始化图书管理系统的函数

既然图书管理系统的类型都已经发生了变化，那么用于初始化图书管理系统的函数也必然要发生变化。

初始化图书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本图书信息的空间即可（注意检测malloc函数返回的指针的有效性）；对于size，因为刚开始图书管理系统里面没有图书信息，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本图书信息的内存，即刚开始图书管理系统的最大容量为3。

void InitContact(struct Contact* ps)
{
	ps->data = (struct Book*)malloc(3 * sizeof(struct Book));
	if (ps->data == NULL)//开辟失败
		return;
	ps->size = 0;//一开始图书管理系统为空
	ps->capacity = 3;//一开始图书管理系统只能存放3本图书的信息，若不够再扩容
}

改进添加图书信息的函数

当图书管理系统中size（图书本数）等于capacity（图书管理系统最大容量）的时候，我们需要对图书管理系统进行增容，所以添加图书时函数的实现也会有一定变化。

进入该函数，我们要先对图书管理系统进行检查，当size（图书本数）等于capacity（图书管理系统最大容量）的时候我们对图书管理系统进行增容，然后再添加图书信息；如果图书管理系统未满，那我们就直接添加图书信息。

//检测图书管理系统状态，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)//图书管理系统人数已达上限
	{
		//增容
		struct Book* ptr = (struct Book*)realloc(ps->data, (ps->capacity + 2)*sizeof(struct Book));
		if (ptr != NULL)
		{
			ps->data = ptr;
			ps->capacity += 2;
			return 0;//增容成功
		}
		else
		{
			return 1;//增容失败
		}
	}
	return 0;
}

//添加一本图书的信息
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;
	}
	//检测图书管理系统状态，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("请输入书名:>");
	scanf("%s", ps->data[ps->size].name);
	printf("请输入编号:>");
	scanf("%d", &(ps->data[ps->size].id));
	printf("请输入作者:>");
	scanf("%s", ps->data[ps->size].author);
	printf("请输入出版社:>");
	scanf("%s", ps->data[ps->size].publish);
	
	ps->size++;//图书管理系统中图书本数+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。

增加销毁图书信息管理系统的函数

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。

//销毁图书管理系统数据
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图书管理系统了：

第一个是静态版本的图书管理系统，该图书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本图书的信息，并且运行结束数据也就销毁了。该图书管理系统比较死板，存储的图书信息最多就是1000个，你若是没有那么多图书信息需要存储，那么空间就白白浪费掉了，你若是还有更多的图书信息需要存储，该图书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图书的本数，按需开辟内存空间以供用户使用的动态版本的图书管理系统，该图书管理系统解决了第一个图书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，对动态版本的图书管理系统进行进一步改造，让它变成一个可以保存数据的图书管理系统。

保存图书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。

//保存图书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 Book), 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：
在这里插入图片描述

所以只有在图书管理系统中才能看到相关图书的信息内容。

读取数据到图书信息管理系统

当我们保存了上一次图书管理系统的数据，那么在我们下一次使用图书管理系统时，我们应该先将上一次图书管理系统保存的数据加载到图书管理系统才行，所以我们需要对初始化图书管理系统的函数进行相应的调整。

//初始化图书管理系统
void InitContact(struct Contact* ps)
{
	ps->data = (struct Book*)malloc(INIT_CAP * sizeof(struct Book));
	if (ps->data == NULL)//开辟失败
		return;
	ps->size = 0;//一开始图书管理系统为空
	ps->capacity = INIT_CAP;//一开始图书管理系统只能存放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图书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图书管理系统保存的数据从文件中加载到图书管理系统中来。

//检测图书管理系统状态，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)//图书管理系统人数已达上限
	{
		//增容
		struct Book* ptr = (struct Book*)realloc(ps->data, (ps->capacity + 2)*sizeof(struct Book));
		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 ;
	}
	//加载文件内容到图书管理系统
	struct Book tmp = { 0 };
	while ( fread(&tmp, sizeof(struct Book), 1, pf))
	{
		//检测是否需要增容
		int flag = CheckCapacity(ps);
		//检测图书管理系统状态，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
//图书管理系统初始容量

#define MAX_NAME 15
#define MAX_AUTHOR 5
#define MAX_PUBLISH 12


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

enum Option
{
	EXIT,//0
	ADD,//1
	DELETE,//2
	SREACH,//3
	MODIFY,//4
	SHOW,//5
	SORT,//6
	SAVE//7
};//增加代码可读性

struct Book
{
	char name[MAX_NAME];
	int id;
	char author[MAX_AUTHOR];
	char publish[MAX_PUBLISH];
	
};//每一本图书的信息内容

//图书管理系统类型
struct Contact
{
	struct Book* data;//指向一块动态开辟的空间
	int size;//记录当前已有图书的本数
	int capacity;//当前图书管理系统的最大容量
};

//初始化图书管理系统
void InitContact(struct Contact* ps);

//添加一本图书的信息
void AddContact(struct Contact* ps);

//删除一本图书的信息
void DeleteContact(struct Contact* ps);

//查找指定图书并打印其信息
void SreachContact(const struct Contact* ps);

//修改指定图书的信息
void ModifyContact(struct Contact* ps);

//打印图书管理系统中的全部信息
void ShowContact(const struct Contact* ps);

//通过名字排序图书管理系统中图书的先后顺序
void SortContact(struct Contact* ps);

//销毁图书管理系统数据
void DestroyContact(struct Contact* ps);

//保存图书管理系统内信息到文件中
void SaveContact(struct Contact* ps);

contact.c

#include "contact.h"

//检测图书管理系统状态，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)//图书管理系统人数已达上限
	{
		//增容
		struct Book* ptr = (struct Book*)realloc(ps->data, (ps->capacity + 2)*sizeof(struct Book));
		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 ;
	}
	//加载文件内容到图书管理系统
	struct Book tmp = { 0 };
	while ( fread(&tmp, sizeof(struct Book), 1, pf))
	{
		//检测是否需要增容
		int flag = CheckCapacity(ps);
		//检测图书管理系统状态，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;
}

//初始化图书管理系统
void InitContact(struct Contact* ps)
{
	ps->data = (struct Book*)malloc(INIT_CAP * sizeof(struct Book));
	if (ps->data == NULL)//开辟失败
		return;
	ps->size = 0;//一开始图书管理系统为空
	ps->capacity = INIT_CAP;//一开始图书管理系统只能存放3本图书的信息，若不够再扩容
	//加载文件
	LodeContact(ps);
}

//添加一本图书的信息
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;
	}
	//检测图书管理系统状态，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("请输入书名:>");
	scanf("%s", ps->data[ps->size].name);
	printf("请输入编号:>");
	scanf("%d", &(ps->data[ps->size].id));
	printf("请输入作者:>");
	scanf("%s", ps->data[ps->size].author);
	printf("请输入出版社:>");
	scanf("%s", ps->data[ps->size].publish);
	
	ps->size++;//图书管理系统中学生个数+1
	printf("添加成功\n");
}

//通过名字查找图书，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
}

//删除一本图书的信息
void DeleteContact(struct Contact* ps)
{
	char name[MAX_NAME];
	printf("请输入要删除图书的书名:>");
	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("查无此书\n");
	}
	else
	{
		int j = 0;
		for (j = pos; j < ps->size - 1; j++)
		{
			ps->data[j] = ps->data[j + 1];
		}//从要删除的图书位置开始，后一本图书信息覆盖前一本图书信息
		printf("删除成功\n");
		ps->size--;//图书管理系统中图书本数-1
	}
}

//查找指定图书并打印其信息
void SreachContact(const struct Contact* ps)
{
	char name[MAX_NAME];
	printf("请输入要查找图书的书名:>");
	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("查无此书\n");
	}
	else
	{
		printf("%-15s\t%-4s\t%-5s\t%-12s\t\n", "书名", "编号", "作者", "出版社");
		printf("%-15s\t%-4d\t%-5s\t%-12s\t\n",
			ps->data[pos].name,
			ps->data[pos].id,
			ps->data[pos].author,
			ps->data[pos].publish;
			
	}//打印该图书的信息内容
}

//修改指定图书的信息
void ModifyContact(struct Contact* ps)
{
	char name[MAX_NAME];
	printf("请输入要修改的图书的书名:>");
	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("查无此书\n");
	}
	else
	{
		printf("请输入书名:>");
		scanf("%s", ps->data[pos].name);
		printf("请输入编号:>");
		scanf("%d", &(ps->data[pos].id));
		printf("请输入作者:>");
		scanf("%s", ps->data[pos].author);
		printf("请输入出版社:>");
		scanf("%s", ps->data[pos].publish);
		
		printf("修改成功\n");
	}//修改图书信息，即将该图书信息重新录入
}

//打印图书管理系统中的全部信息
void ShowContact(const struct Contact* ps)
{
	if (ps->size == 0)
	{
		printf("图书管理系统为空\n");
	}//图书管理系统中图书本数为0
	else
	{
		printf("%-15s\t%-4s\t%-5s\t%-12s\t\n", "书名", "编号", "作者", "出版社");
		//打印信息栏
		int i = 0;
		for (i = 0; i < ps->size; i++)
		{
			printf("%-15s\t%-4d\t%-5s\t%-12s\t\n",
				ps->data[i].name,
				ps->data[i].id,
				ps->data[i].author,
				ps->data[i].publish;
				
		}//打印图书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);
}

//通过名字排序图书管理系统中图书的先后顺序
void SortContact(struct Contact* ps)
{
	qsort(ps->data, ps->size, sizeof(struct Book), CmpByName);//排序
}

//销毁图书管理系统数据
void DestroyContact(struct Contact* ps)
{
	//释放动态开辟空间
	free(ps->data);
	ps->data = NULL;
}

//保存图书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 Book), 1, pf);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	printf("保存成功\n");
}

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【动态规划part07】| 70.爬楼梯（进阶）、322.零钱兑换、完全平方数

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