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实验 5：继承 - CS50x 2023

模拟一个家庭中血型的遗传。

$ ./inheritance
Child (Generation 0): blood type OO
    Parent (Generation 1): blood type AO
        Grandparent (Generation 2): blood type OA
        Grandparent (Generation 2): blood type BO
    Parent (Generation 1): blood type OB
        Grandparent (Generation 2): blood type AO
        Grandparent (Generation 2): blood type BO


背景​

人的血型由两个等位基因（即基因的不同形式）决定。三种可能的等位基因是 A、B 和 O，每个人都有两个（可能相同，可能不同）。孩子的父母会各自随机将他们的一个血型等位基因传递给孩子。因此，可能的血型组合有：OO、OA、OB、AO、AA、AB、BO、BA 和 BB。

例如，如果父母一方的血型为 AO，另一方的血型为 BB，那么孩子的可能血型为 AB 和 OB，取决于从父母双方获得的等位基因。 类似地，如果父母一方的血型为 AO，另一方的血型为 OB，那么孩子的可能血型有 AO、OB、AB 和 OO。

开始​

打开 VS Code。

首先点击终端窗口，然后单独执行 cd。您会发现提示符类似于以下内容。

单击该终端窗口内部，然后执行

wget https://cdn.cs50.net/2022/fall/labs/5/inheritance.zip

然后按回车键，以便在您的 codespace 中下载名为 inheritance.zip 的 ZIP 文件。 请注意不要忽略 wget 和 URL 之间的空格，以及任何其他字符！

现在执行

创建一个名为 inheritance 的文件夹。 您不再需要 ZIP 文件，因此可以执行

并在提示符下输入“y”，然后按回车键删除下载的 ZIP 文件。

现在输入

然后按回车键进入该目录。 现在您的提示符应该类似于以下内容。

如果遇到问题，请重复以上步骤，看看能否找到出错的地方！

理解​

查看 inheritance.c 中的分发代码。

注意名为 person 的类型定义。 每个人都有一个包含两个 parents 的数组，每个 parents 都是指向另一个 person 结构体的指针。 每个人还有一个包含两个 alleles 的数组，每个 alleles 都是 char 类型（'A'、'B' 或 'O'）。

现在，看一下 main 函数。 该函数首先“播种”（即为随机数生成器提供初始输入），我们稍后将使用它来生成随机等位基因。 然后，main 函数调用 create_family 函数来模拟创建 3 代家庭（即一个人、其父母和祖父母）的 person 结构体。 然后我们调用 print_family 来打印出每个家庭成员及其血型。 最后，该函数调用 free_family 来释放之前使用 malloc 分配的内存。

create_family 和 free_family 函数留给您编写！

实现细节​

完成 inheritance.c 的实现，使其能够创建一个指定代数的家庭，并将血型等位基因分配给每个家庭成员。 最老一代将随机分配等位基因。

  • create_family 函数接受一个整数 (generations) 作为输入，应该为该代数的家庭的每个成员分配（通过 malloc）一个 person 结构体，并返回指向最年轻一代 person 结构体的指针。
    • 例如，create_family(3) 应该返回一个指向拥有两个父母的 person 结构体的指针，其中每个父母也有两个父母。
    • 每个 person 结构体都应该分配有 alleles。 最老一代应该随机选择等位基因（通过调用 random_allele 函数），而年轻一代应该从父母双方各继承一个等位基因（随机选择）。
    • 最老一代应该将 parents 都设置为 NULL，而年轻一代的 parents 应该是一个包含两个指针的数组，每个指针分别指向其父母。

我们将 create_family 函数分解为几个 TODO 项，供您完成。

  • 首先，您应该为新的 person 结构体分配内存。 回想一下，可以使用 malloc 来分配内存，并使用 sizeof(person) 来获取需要分配的字节数。
  • 接下来，我们包含了一个条件来检查 generations > 1。
    • 如果 generations > 1，那么还有更多代需要分配。 我们已经通过递归调用 create_family 创建了两个新的 parents，分别是 parent0 和 parent1。 然后，您的 create_family 函数应该设置您创建的新 person 结构体的父指针。 最后，从父母双方随机选择一个等位基因来分配新 person 结构体的两个 alleles。
    • 否则（如果 generations == 1），那么该 person 结构体将没有父节点数据。 该 person 结构体的 parents 都应设置为 NULL，并且每个 allele 都应随机生成。
  • 最后，您的函数应该返回已分配的 person 结构体的指针。

free_family 函数应该接受指向 person 结构体的指针作为输入，释放该结构体的内存，然后递归地释放其所有祖先的内存。

  • 由于这是一个递归函数，您应该首先处理基本情况。如果函数的输入是 NULL，那么就没有任何内容需要释放，因此您的函数可以立即返回。
  • 否则，在free这个子节点之前，您应该递归地free其父母节点。

演练​

提示​

  • 您可以使用 rand() 函数来随机分配等位基因。此函数返回一个介于 0 和 RAND_MAX（即 2147483647）之间的整数。
    • 特别是，要生成一个伪随机数，该数是 0 或 1，您可以使用表达式 rand() % 2。
  • 请记住，要为特定的人分配内存，我们可以使用 malloc(n)，它接受一个大小参数，并分配 n 字节的内存。
  • 请记住，要通过指针访问变量，可以使用箭头符号。
    • 例如，如果 p 是指向某个人的指针，那么指向此人的第一个父节点的指针可以通过 p->parents[0] 访问。

不确定如何解决？

如何测试你的代码​

运行 ./inheritance 后，您的程序应遵守背景中描述的规则。孩子应该有两个等位基因，分别来自其父母。父母也应该各有两个等位基因，分别来自他们的父母。

例如，在下面的示例中，第 0 代的孩子从第 1 代的两位父母处分别获得一个 O 等位基因。第一位父母从两位祖父母处分别获得 A 和 O 等位基因。同样，第二位父母从两位祖父母处分别获得 O 和 B 等位基因。

$ ./inheritance
Child (Generation 0): blood type OO
    Parent (Generation 1): blood type AO
        Grandparent (Generation 2): blood type OA
        Grandparent (Generation 2): blood type BO
    Parent (Generation 1): blood type OB
        Grandparent (Generation 2): blood type AO
        Grandparent (Generation 2): blood type BO


执行以下命令以使用 check50 评估代码的正确性。但一定要自己编译和测试它！

check50 cs50/labs/2023/x/inheritance

执行以下命令以使用 style50 评估代码的风格。

如何提交​

在您的终端中，执行以下命令以提交您的工作。

submit50 cs50/labs/2023/x/inheritance