使用C++結構實現數據的分組和管理

一、結構體定義和使用

在C++中，結構體可以用於存儲不同類型的數據，在一個數據結構中組合起來。比如，我們可以定義一個結構體來存儲學生的姓名、年齡和成績:

struct Student {
    string name;
    int age;
    double score;
};

我們可以通過定義一個結構體變數來存儲一個學生的信息：

Student stu1;
stu1.name = "Tom";
stu1.age = 18;
stu1.score = 95.5;

結構體也可以用數組的方式來創建多個結構體變數：

Student stu_list[3];
stu_list[0].name = "Tom";
stu_list[0].age = 18;
stu_list[0].score = 95.5;
stu_list[1].name = "Jerry";
stu_list[1].age = 19;
stu_list[1].score = 87.5;
stu_list[2].name = "Lisa";
stu_list[2].age = 20;
stu_list[2].score = 90.0;

我們可以通過遍曆數組來輸出所有結構體變數：

for(int i=0; i<3; i++) {
    cout << "Name: " << stu_list[i].name << ", ";
    cout << "Age: " << stu_list[i].age << ", ";
    cout << "Score: " << stu_list[i].score << endl;
}

以上代碼的輸出結果為:

Name: Tom, Age: 18, Score: 95.5
Name: Jerry, Age: 19, Score: 87.5
Name: Lisa, Age: 20, Score: 90

二、結構體排序

如果我們想要按照學生成績的高低來排序，可以使用C++的自定義排序函數和STL中的sort函數。

bool cmp(Student a, Student b) {
    return a.score > b.score;
}
sort(stu_list, stu_list+3, cmp);

以上代碼中，cmp為自定義的排序函數，用於比較兩個學生的成績。sort函數用於對stu_list數組進行排序。排序後的輸出結果為:

Name: Tom, Age: 18, Score: 95.5
Name: Lisa, Age: 20, Score: 90
Name: Jerry, Age: 19, Score: 87.5

三、結構體分組

如果我們想要按照學生的年齡來分組，我們可以定義一個包含多個學生的結構體數組，並使用vector來存儲不同年齡段的學生信息：

struct AgeGroup {
    int age;
    vector students;
};
vector age_groups;
for(int i=0; i<3; i++) {
    bool flag = false;
    for(int j=0; j<age_groups.size(); j++) {
        if(age_groups[j].age == stu_list[i].age) {
            age_groups[j].students.push_back(stu_list[i]);
            flag = true;
            break;
        }
    }
    if(!flag) {
        AgeGroup age_group;
        age_group.age = stu_list[i].age;
        age_group.students.push_back(stu_list[i]);
        age_groups.push_back(age_group);
    }
}

以上代碼中，我們遍歷了所有學生（stu_list數組），根據每個學生的年齡找到對應的年齡組。如果年齡組不存在，我們創建一個新的年齡組（age_group），並將學生加入該組，如果年齡組已存在，我們直接將學生加入該年齡組的學生列表中（age_groups[j].students）。

我們可以將分組後的信息輸出到控制台：

for(int i=0; i<age_groups.size(); i++) {
    cout << "Age: " << age_groups[i].age << endl;
    for(int j=0; j<age_groups[i].students.size(); j++) {
        cout << "Name: " << age_groups[i].students[j].name << ", ";
        cout << "Age: " << age_groups[i].students[j].age << ", ";
        cout << "Score: " << age_groups[i].students[j].score << endl;
    }
}

以上代碼的輸出結果為:

Age: 18
Name: Tom, Age: 18, Score: 95.5
Age: 19
Name: Jerry, Age: 19, Score: 87.5
Age: 20
Name: Lisa, Age: 20, Score: 90

四、結構體的嵌套使用

在上面的例子中，我們使用了兩個結構體：Student和AgeGroup。其實，我們也可以在結構體中嵌套使用其他結構體：

struct Course {
    string name;
    vector students;
};
struct Teacher {
    string name;
    vector courses;
};

以上代碼中，我們創建了一個Course結構體，用於存儲課程信息，包括課程名稱和選修該課程的學生列表。我們還創建了一個Teacher結構體，用於存儲老師的信息，包括老師的姓名和教授的課程列表。

我們可以使用如下方式來初始化Teacher結構體變數：

Teacher teacher;
teacher.name = "Mr. Smith";
Course course1;
course1.name = "Math";
course1.students = {stu1, stu2};
Course course2;
course2.name = "Physics";
course2.students = {stu3, stu4};
teacher.courses = {course1, course2};

以上代碼中，我們使用了之前定義的stu1、stu2、stu3、stu4四個學生結構體變數。

我們可以使用類似之前的方式來遍歷和輸出Teacher結構體中的信息：

cout << "Teacher: " << teacher.name << endl;
for(int i=0; i<teacher.courses.size(); i++) {
    cout << "Course: " << teacher.courses[i].name << endl;
    for(int j=0; j<teacher.courses[i].students.size(); j++) {
        cout << "Name: " << teacher.courses[i].students[j].name << ", ";
        cout << "Age: " << teacher.courses[i].students[j].age << ", ";
        cout << "Score: " << teacher.courses[i].students[j].score << endl;
    }
}

以上代碼的輸出結果為:

Teacher: Mr. Smith
Course: Math
Name: Tom, Age: 18, Score: 95.5
Name: Jerry, Age: 19, Score: 87.5
Course: Physics
Name: Lisa, Age: 20, Score: 90
Name: Kate, Age: 19, Score: 82.5

總結

在C++中，使用結構體可以方便地組合不同類型的數據，並對數據進行分組、排序、嵌套等一系列操作。這些操作能夠方便地對現實中的數據進行模擬和處理，為C++工程師提供了強有力的工具。