C语言初阶④（数组）知识点+编程作业（三子棋，冒泡排序）

已于 2023-04-20 09:44:43 修改
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分类专栏： ②C语言知识点和练习 文章标签： c语言 排序算法 开发语言 算法
于 2023-01-28 22:44:43 首次发布
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  1. 一维数组

数组，即为一组相同类型的元素的集合；

1.1 一维数组的创建

数组的创建

① type_t：数组的元素类型；

② arr_name：数组名；

③ const_n：常量表达式，用于指定数组大小；

注意事项

① 数组创建，[ ] 中要给定常量，不能使用变量；

② 数组 [ ] 中的内容如果不指定大小（不填），则需要初始化；

一维数组创建方法演示

const_n中要给定一个常量，不能使用变量

int main()
{
    int count = 10;
    int arr[count]; // error
    
    return 0;
}
#define N 10
int main()
{
    int arr2[N]; // yes
    
    return 0;
}

1.2 一维数组的初始化

初始化：在创建数组的同时给数组的内容置一些合理的初始值；

int main()
{
    int arr1[10];  // 创建一个大小为10的int类型数组
    char arr2[20]; // 创建一个大小为20的char类型数组
    float arr3[1]; // 创建一个大小为1的float类型数组
    double arr4[] = { 0 }; // 创建一个不指定大小的double类型数组(需要初始化)

    return 0;
}

1.3 字符数组初始化

int main()
{
    char ch1[5] = {'b', 'i', 't'};
    char ch2[] = {'b', 'i', 't'};
 
    char ch3[5] = "bit";  // 'b', 'i', 't', '\0', '0'
    char ch4[] = "bit";  // 'b', 'i', ''t, '\0'
 
    return 0;
}

字符数组初始化的两种写法

双引号写法自带斜杠0，花括号写法不自带斜杠0（需要手动添加） 
int main()
{
    char ch5[] = "bit"; // b, i, t, \0
    char ch6[] = {'b', 'i', 't'}; // b i t
    printf("%s\n", ch5);
    printf("%s\n", ch6);
 
    return 0;
}

没有 \0 时，strlen读取时并不会知道什么时候结束（继续往后面读，直到遇到斜杠0），

strlen：遇到斜杠0就停止

int main()
{
    char ch5[] = "bit"; // b, i, t, \0      【自带斜杠0】
    char ch6[] = {'b', 'i', 't'}; // b i t  【不自带斜杠0】
    printf("%d\n", strlen(ch5));//3
    printf("%d\n", strlen(ch6));//随机值
 
    return 0;
}

当然，你可以给他手动加上一个斜杠0，这样就不会是随机值了；

int main()
{
    char ch5[] = "bit"; // b, i, t, \0
    char ch6[] = {'b', 'i', 't', '\0'}; // b, i, t, + '\0'
    printf("%d\n", strlen(ch5));//3
    printf("%d\n", strlen(ch6));//3

    return 0;
}

1.4 一维数组的使用

下标引用操作符： [ ] ，即数组访问操作符；

数组的大小计算方法：整个数组的大小除以一个字母的大小

可以利用 for 循环，逐一打印数组

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    for (int i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

总结：

① 数组是使用下标来访问的，下标从0开始；

② 可以通过计算得到数组的大小；

1.5 一维数组在内存中的存储

按地址的格式打印：%p （十六进制的打印）

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = { 0 };
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    for (int i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("&arr[%d] = %p\n", i, &arr[i]);
    }
    return 0;
}

仔细检视输出结果可知：随着数组下标的增长，元素的地址也在有规律的递增；

结论：数组在内存中时连续存放的；

2. 二维数组

2.1 二维数组的创建

① const_n1：行

② const_n2： 列

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr1[3][4] = { 1 };//创建一个3行4列的int型二维数组；并给第一个元素赋值1，
    /*                   //只要赋值一个，后面的都是0，不赋值的话就是随机值
       0 0 0 0
       0 0 0 0
       0 0 0 0
    */                          
    printf("%d\n", arr1[0][0]);//1
    printf("%d\n", arr1[0][1]);//0
    char arr2[3][5];    // 创建一个3行5列的char型二维数组；
    double arr3[2][4];  // 创建一个2行4列的double型二维数组；
    return 0;
}

2.2 二维数组的初始化

初始化：在创建数组的同时给数组的内容置一些合理的初始值；

注意事项：

① 二维数组初始化时，行可以省略，但是列不可以省略；

② 二维数组在内存中也是连续存放的；

初始化演示

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr[3][4] = { 1,2,3,4,5 };
    /*
        1 2 3 4
        5 0 0 0
        0 0 0 0
    */
    int arr[3][4] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 }; // 完全初始化
    int arr2[3][4] = { 1,2,3,4,5,6,7 }; // 不完全初始化 - 后面补0；
    int arr3[3][4] = { {1,2}, {3,4}, {4,5} }; // 指定；
    /*
        1 2 0 0
        3 4 0 0
        4 5 0 0
    */
    return 0;
}

关于 " 行可以省略，列不可以省略 "

int main()
{
    int arr1[][] = {{2,3}, {4,5}};  // error
    int arr2[3][] = {{2,3}, {4,5}}; // error
    int arr2[][4] = {{2,3}, {4,5}}; // √
 
    return 0;
}

2.3 二维数组的使用

同样是通过下标的方式，利用两个 for 循环打印

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr[3][4] = { 0 };
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        for (int j = 0; j < 4; j++)
        {
            printf("arr[%d][%d] = %d\n", i, j, arr[i][j]);
        }
    }
    return 0;
}

二维数组在内存中的存储

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr[3][4] = { 0 };
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        for (int j = 0; j < 4; j++)
        {
            printf("&arr[%d][%d] = %p\n", i, j, &arr[i][j]);
        }
    }
    return 0;
}

运行结果如下：

仔细检视运行结果，我们可以分析到其实二维数组在内存中也是连续存存放的；

（并且可以理解是横着存放的，而不是像图一样竖着）

2.4 数组作为函数参数

数组名是首元素的地址（有两个例外）

例外1：

sizeof（数组名） 计算的是整个数组的大小

#include<stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = { 0 };
    printf("%d\n", sizeof(arr));//40

    return 0;
}

例外2：

& 数组名 表示整个数组，取出的是整个数组的地址

（这时+1跳过的就是整个数组）

下面的练习至少冒泡排序看看（三子棋能看的话就看看，下一篇会实现一个扫雷的游戏）

课后练习：

  1. 冒泡排序（重点）

写一个bubble_sort函数，使其可以升序排序输入的10个整数。

冒泡排序核心思想：两两相邻元素进行比较，满足条件则交换；

① 先确认趟数；

② 写下一趟冒泡排序的过程；

③ 最后进行交换；

动图：

注意事项：

① int arr [ ] 本质上是指针，int * arr ；

② 数组传参时，实际上传递的是数组的首元素地址；

③ sz 变量不能在 bubble_sort内部计算，需要在外部计算好再传递进去；

#include<stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
    for (int i = 0;i < sz - 1;i++)// size-1表示：最后一趟区间中只剩余1个元素，该趟冒泡可以省略
    {
        int flag = 1;
        for (int j = 0;j < sz - i - 1;j++)
        {
            if (arr[j] > arr[j + 1])
            {
                int tmp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = tmp;
                flag = 0;
                // 如果本次冒泡中，元素没有交换，则本次开始冒泡时，数据已经有序了
                //后面的冒泡可以不用进行了（此时flag为1，跳出循环）
            }
        }
        if (flag)
        {
            break;
        }
    }
}
int main()
{
    int arr[10] = { 0 };
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    for (int i = 0;i < sz;i++)
    {
        scanf("%d", &arr[i]);
    }
    bubble_sort(arr, sz);
    printf("排序后:\n");
    for (int i = 0;i < sz;i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

2. 数组操作

【题目内容】

创建一个整形数组，完成对数组的操作

  1. 实现函数init() 初始化数组为全0

  1. 实现print() 打印数组的每个元素

  1. 实现reverse() 函数完成数组元素的逆置。

要求：自己设计以上函数的参数，返回值。

#include<stdio.h>
void init(int arr[], int sz)
{
    for (int i = 0;i < sz;i++)
    {
        arr[i] = 0;
    }
}
void print(int arr[], int sz)
{
    for (int i = 0;i < sz;i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}
void reverse(int arr[], int sz)
{
    int left = 0, right = sz - 1;
    while(left < right)
    {
        int tmp = arr[left];
        arr[left] = arr[right];
        arr[right] = tmp;
        left++;
        right--;
    }
}
int main()
{
    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    printf("逆序和初始化前：");
    print(arr, sz);

    printf("逆序后：");
    reverse(arr, sz);
    print(arr, sz);

    init(arr, sz);
    printf("初始化后：");
    print(arr, sz);
    return 0;
}

3. 交换数组

【题目内容】

将数组A中的内容和数组B中的内容进行交换。（数组一样大）

#include<stdio.h>
void print(int arr[], int sz)
{
    for (int i = 0;i < sz;i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main()
{
    int arr1[] = { 0,1,2,3,4 };
    int arr2[] = { 5,6,7,8,9 };
    int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
    printf("交换前：\n");
    print(arr1, sz);
    print(arr2, sz);
    for(int i=0;i<sz;i++)
    {
        int tmp = arr1[i];
        arr1[i] = arr2[i];
        arr2[i] = tmp;
    }
    printf("交换后：\n");
    print(arr1, sz);
    print(arr2, sz);
    return 0;
}

4. 三子棋

先把菜单和大纲列出来，后面在实现三子棋游戏的函数。

#include<stdio.h>
void menu()
{
    printf("*****************************************\n");
    printf("**************   1. paly   **************\n");
    printf("**************   0. exit   **************\n");
    printf("*****************************************\n");
}
int main()
{
    int input = 0;
    do
    {
        menu();
            printf("请选择:");
        scanf("%d", &input);
        switch (input)
        {
        case 1:
            printf("三子棋游戏\n");
            break;
        case 0:
            printf("退出游戏\n");
            break;
        default:
            printf("输入错误;重新输入:\n");
            break;
        }
    } while (input);
}

然后就看着game里面的函数一个个实现了，想说的都放在代码注释了

test.c（游戏的测试）

#include"game.h"
void menu()
{
    printf("*****************************************\n");
    printf("**************   1. paly   **************\n");
    printf("**************   0. exit   **************\n");
    printf("*****************************************\n");
}
void game()
{
    //数据存储，二维数组
    char board[ROW][COL] = { 0 };
    //棋盘:chessboard  行:row,列:column,defind定义的符号通常大写用来区分
    //符号和函数的定义放在game.h
                    
    //初始化棋盘成空格
    init_board(board, ROW, COL);

    //打印棋盘
    print_board(board, ROW, COL);

//ret==什么，游戏就结束了
//玩家赢 - '*'
//电脑赢 - '#'
//平局   - 'g'
//继续   - 'r'
    //落子和判断输赢
    char ret = 0;
    while(1)
    {
        //玩家下棋:
        player_move(board, ROW, COL);
        print_board(board, ROW, COL);
        ret=is_win(board, ROW, COL);
        if (ret != 'r')
        {
            break;
        }
        //电脑下棋:
        computer_move(board, ROW, COL);
        print_board(board, ROW, COL);
        ret = is_win(board, ROW, COL);
        if (ret != 'r')
        {
            break;
        }
    }
    if (ret == '*')
    {
        printf("恭喜你赢了！\n");
    }
    else if (ret == '#')
    {
        printf("恭喜电脑赢了emm\n");
    }
    else
    {
        printf("平局 gg!\n");
    }
}
int main()
{
    //随机数种子
    srand((unsigned int)time(NULL));

    int input = 0;
    do
    {
        menu();
            printf("请选择:");
        scanf("%d", &input);
        switch (input)
        {
        case 1:
            game();
            break;
        case 0:
            printf("退出游戏\n");
            break;
        default:
            printf("输入错误;重新输入:\n");
            break;
        }
    } while (input);
    return 0;
}

game.h（放置函数的声明）

#include<stdio.h>//头文件的包含
#include<time.h>//time()
#include<stdlib.h>//rand()

#define ROW 3 //可以把两个3换成任意数字
#define COL 3 //能下，但是判断输赢写死了，只能判断3*3的

//初始化成空格棋盘函数
void init_board(char board[ROW][COL],int row,int col);

//打印棋盘函数
void print_board(char board[ROW][COL], int row, int col);

//玩家下棋函数
void player_move(char board[ROW][COL], int row, int col);

//电脑随机下棋函数
void computer_move(char board[ROW][COL], int row, int col);

//判断棋盘是否满函数(平局)(在判断输赢函数内使用)
int is_full(char board[ROW][COL], int row, int col);

//判断输赢函数
char is_win(char board[ROW][COL], int row, int col);

game.c（放置函数的实现）

#include"game.h"

//初始化成空格棋盘函数
void init_board(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
    for (int i = 0;i < ROW;i++)
    {
        for (int j = 0;j < COL;j++)
        {
            board[i][j] = ' ';
        }
    }
}

//打印棋盘函数
void print_board(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
    for (int i = 0;i < row;i++)
    {
        //打印数据和竖线
        for (int j = 0;j < col;j++)
        {
            printf(" %c ", board[i][j]);
            if (j < col - 1)
                printf("|");
        }
        printf("\n");
        //打印横线
        if (i < row - 1)//比行少一段
        {
            for (int j = 0;j < col;j++)
            {
                printf("---");  //和列一样
                if (j < col - 1)
                {
                    printf("|");//比列少一个
                }
            }
            printf("\n");
        }
    }
}

//玩家下棋函数
void player_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
    int x = 1, y = 1;
    printf("请输入你下的坐标(行 列,空格分开):\n");
    while(1)
    {
        scanf("%d %d", &x, &y);
        if (x >= 1 && x <= row && y >= 1 && y <= col)
        {
            if (board[x - 1][y - 1] == ' ')
            {
                board[x - 1][y - 1] = '*';
                printf("玩家下:\n");
                break;
            }
            else
            {
                printf("坐标已被占用,请重新输入:\n");
            }
        }
        else
        {
            printf("坐标非法,重新输入:\n");
        }
    }
}

//电脑随机下棋函数
void computer_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
    printf("电脑下:\n");
    int x = 1, y = 1;
    while(1)
    {
        x = rand() % row;
        y = rand() % col;
        if (board[x][y] == ' ')
        {
            board[x][y] = '#';
            break;
        }
    }
}

//判断棋盘是否满函数(平局)(在判断输赢函数内使用)
int is_full(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
    for (int i = 0;i < row;i++)
    {
        for (int j = 0;j < col;j++)
        {
            if (board[i][j] == ' ')
            {
                return 0;
            }
        }
    }
    return 1;
}

//判断输赢/平局函数
char is_win(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
    //判断行
    for (int i = 0; i < row; i++)
    {
        if (board[i][0] == board[i][1] && board[i][1] == board[i][2] && board[i][1] != ' ')
        {
            return board[i][1];
        }
    }
    //判断列
    for (int i = 0; i < col; i++)
    {
        if (board[0][i] == board[1][i] && board[1][i] == board[2][i] && board[1][i] != ' ')
        {
            return board[1][i];
        }
    }
    //两条对角线
    if (board[0][0] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][2] && board[1][1] != ' ')
    {
        return board[1][1];
    }
    if (board[0][2] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][0] && board[1][1] != ' ')
    {
        return board[1][1];
    }

    //判断平局
    if (is_full(board, row, col) == 1)//判断棋盘是否满函数
    {
        return 'g';
    }

    //继续
    return 'r';
}

本篇完。

下一篇：扫雷游戏的实现

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