四级 - 结构体、高级排序与文件操作

作者： 作者的头像   huolong , 时间：2026-10-05 11:34:02 , 所有人可见, 阅读  10

CCF GESP 考级专项讲义：结构体、高级排序与文件操作

一、 结构体（struct）的定义与使用

在实际编程中，一个人的信息往往包含多种数据类型（年龄是整数、性别是布尔值、姓名是字符数组、体重是浮点数）。单纯用一维数组无法满足需求，此时必须使用结构体。

1. 结构体的定义

struct people {
    int age;          // 年龄
    bool sex;         // 性别（1代表男，0代表女）
    char name[100];   // 姓名
    double weight;    // 体重
};
  • 关键字：struct
  • 结构体变量声明：代码中定义了全局数组 people t[10];，代表最多可以存 10 个 people 对象。

二、 结合一维数组的输入输出与格式化函数

我们可以将结构体与一维数组结合，通过循环实现多组数据的批量读入与输出。

1. 使用 cin 读入多个数据

利用 for 循环和 cin，可以依次给数组中的每个结构体成员赋值：

for(int i = 0; i < 5; i++) {
    cin >> t[i].age >> t[i].sex >> t[i].name >> t[i].weight;
}

2. 编写独立的 print 函数输出信息（应用 const 引用）

为了让代码结构更清晰，我们可以把打印单个结构体信息的逻辑封装成一个函数。

三、 补充知识：函数参数的传递方式（重点：const 引用）

在处理结构体（struct）、类或大体积数据时，盲目使用“值传递”会复制整个结构体，造成内存和时间的浪费。

1. 引用传递（&）与常量引用（const）

  • 引用传递：在参数类型后加 &（如 people &p），函数内部操作的是实参本身，不发生数据复制。
  • const 修饰符：加上 const 后（如 const people &p），既享受了引用的高效（不复制），又保证了数据绝对安全（函数内无法修改 p 的成员）。

在 print 函数和 sort 的 cmp 函数中，我们强烈推荐使用 const 引用：

// 打印函数：使用常量引用，高效且安全
void print(const people &p) {
    cout << "==========个人信息=========" << endl;
    cout << "年龄：" << p.age << endl;
    cout << "性别：" << (p.sex == 1 ? "男" : "女") << endl; 
    cout << "姓名：" << p.name << endl;
    cout << "体重：" << p.weight << endl;
}

四、 sort 排序与自定义 cmp 函数（多关键字排序）

当我们需要对结构体数组进行排序时，必须通过自定义比较函数（cmp）来告诉 sort 排序规则。

多关键字排序（优先级排序）

在考试中经常遇到“先按条件A排序，如果条件A相同，再按条件B排序”的题型。 例如：要求先按年龄从大到小排序；如果年龄相同，则按体重从大到小排序。

// cmp 比较函数也必须使用 const 引用，保证效率和安全性
bool cmp1(const people &a, const people &b) {
    if(a.age != b.age) {
        return a.age > b.age; // 第一关键字：年龄不同，按年龄降序
    }
    return a.weight > b.weight; // 第二关键字：年龄相同，按体重降序
}
  • 调用方式：sort(t, t + 5, cmp1);

五、 freopen 文件重定向

在 GESP 考试中，有时需要从文件中读取数据，并输出到文件中。 * 语法：freopen("文件名", "模式", 标准流); * 模式："r" 代表读（Read），"w" 代表写（Write）。 * 代码应用： cpp // 将标准输出重定向到 "个人信息.txt" 文件中 freopen("个人信息.txt", "w", stdout);

六、 完整综合代码总览

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

struct people {
    int age;
    bool sex;
    char name[100];
    double weight;
} t[10];

// 使用 const 引用传递参数
void print(const people &p) {
    cout << "==========个人信息=========" << endl;
    cout << "年龄：" << p.age << endl;
    cout << "性别：" << (p.sex == 1 ? "男" : "女") << endl;
    cout << "姓名：" << p.name << endl;
    cout << "体重：" << p.weight << endl;
}

// 多关键字排序：年龄降序，年龄相同时体重降序
bool cmp1(const people &a, const people &b) {
    if(a.age != b.age) {
        return a.age > b.age;
    }
    return a.weight > b.weight;
}

int main() {
    freopen("个人信息.txt", "w", stdout);

    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        cin >> t[i].age >> t[i].sex >> t[i].name >> t[i].weight;
    }

    sort(t, t + 5, cmp1);

    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        print(t[i]);
    }

    return 0;
}

七、 课后巩固练习题

一、 选择题

1. 关于 C++ 中结构体（struct），以下说法错误的是？ A. 结构体可以包含不同类型的数据成员（如 int, double, char 等）。
B. 结构体数组的一维数组下标也是从 0 开始的。
C. 结构体变量不能作为数组的元素。
D. 可以通过 . 运算符访问结构体变量中的成员。

2. 在编写 sort 函数的自定义比较函数 cmp 时，参数通常采用 const 结构体类型 &a, const 结构体类型 &b 的形式，这样做的好处不包括？ A. 避免了结构体复制带来的内存和时间开销，提高程序运行效率。
B. 防止在比较函数内部不小心修改了原结构体的数据，保证安全性。
C. 可以让 sort 函数自动支持降序排序，不需要写具体的比较逻辑。
D. 语法规范，符合大对象传递的最佳实践。

3. 关于代码 freopen("output.txt", "w", stdout); 的作用，下列说法正确的是？ A. 从 output.txt 文件中读取输入数据。
B. 将标准输出（如 cout 的内容）重定向写入到 output.txt 文件中。
C. 关闭文件输出流。
D. 清空屏幕上的所有显示内容。

二、 代码阅读题

阅读以下代码片段，并回答问题：

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

struct Student {
    int id;
    int score;
};

bool cmp(const Student &a, const Student &b) {
    if (a.score != b.score) {
        return a.score > b.score; // 成绩从高到低
    }
    return a.id < b.id; // 学号从低到高
}

int main() {
    Student s[3] = {{101, 85}, {102, 90}, {103, 85}};
    sort(s, s + 3, cmp);
    cout << s[0].id << " " << s[1].id << " " << s[2].id << endl;
    return 0;
}

问题： 1. 请问程序运行后，终端或输出文件中打印的结果是什么？ 2. 在 cmp 函数中，如果将 return a.score > b.score; 改为 return a.score < b.score;，第一名（即排序后的第一个元素 s[0]）会是谁（写出其学号）？

参考答案与解析

一、 选择题答案

  1. C
  2. 解析：结构体完全可以作为数组的元素（例如本文中的 people t[10];），因此选项 C 说法错误。
  3. C
  4. 解析：const 引用和降序逻辑无关，降序需要我们在函数内部明确写出 >. 选项 C 错误。
  5. B
  6. 解析：参数 "w" 代表 Write（写），stdout 代表标准输出。因此是将 cout 写入文件。

二、 代码阅读题答案

  1. 输出结果：102 101 103
  2. 解析：
    • 初始数据：{101, 85}, {102, 90}, {103, 85}。
    • 按 cmp 规则：先按分数从高到低排序。分数最高的是 102（90分），排在第一位。
    • 101 和 103 的分数相同（都是85分），触发第二关键字：学号从低到高排序。因此 101 排在 103 前面。
    • 排序后的顺序为：102 -> 101 -> 103。输出对应的 id 即为 102 101 103。
  3. 学号：101（或 103 中的一个，具体看谁分低）
  4. 解析：如果改成 a.score < b.score，则变成成绩从低到高排序。分数最低的是 85 分的 101 和 103。由于学号从小到大排，所以排在最前面 (s[0]) 的学号是 101。

—— 本文来自火龙信奥（义乌睿码科技）：义乌青少年信息学奥赛与编程教育平台，专注 CSP-J/S、NOIP、GESP 竞赛培训，线上线下融合教学，助力编程升学。网址：hlcoding.com