【C语言】自定义数据类型-数组

一、数组的基本概念

引言： 假设我们要存放一个班55个同学的成绩，并且规定这些成绩都是整数，那我们可以写出以下代码：

int grade1 = 99;
int grade2 = 98;
int grade = 97;
......

我们可以发现，假设我们这样一个一个定义，代码的行数十分的冗余，有着许多的重复语句。那么我们是否有那么一个东西可以像个箱子，把这些数据（成绩）存起来呢？当然是有的，那就是数组。

数组是什么？
数组是一种基本的数据结构，用于存储相同类型的多个元素（int char float 等等）。同时数组将相同类型的多个元素存储在一个连续的内存块中。数组中的每个元素都可以通过索引来访问。

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二、数组的创建

1. 一维数组

※一维数组的创建语法

type arrayName[arraySize];

• type 数组
• arrayName 数组名
• arraySize 数字数据个数
• [ ] 下标引用操作符

在C语言中，我们可以这样定义一个一维数组

int grade[55];

如果我们在一开始可以定义数组的大小，编译器则会根据我们输入的值，计算数组的大小，比如下面这样写

int grade[] = {1,2,3,4,5};

此时grade数组的大小为 5 * 4 个字节

我们定义了一个整形、名为grade、长度为55的一维数组。

※一维数组元素的初始化

数组的初始化有三种情况：完全初始化、不完全初始化和错误初始化

//完全初始化
int arr[5] = {1,2,3,4,5};

//不完全初始化
int arr2[6] = {1}; //第一个元素初始化为1，剩余的元素默认初始化为0

//错误的初始化 - 初始化项太多
int arr3[3] = {1, 2, 3, 4};

※一维数组元素的访问

下面我们可以通过索引（或称下标）对数组中的内容进行访问与修改
注意：C语言中数组的第一个元素的下标为0，也就是说，C语言中数组的下标是从0开始的，而最后一个的下标是arraySize - 1

grade[0] = 99; //将数组第一个值赋值为99
grade[1] = 98;//将数组第二个值赋值为98
grade[2] = 97;//将数组三个值赋值为97
grade[4] = 96;//将数组第五个值赋值为96

※一维数组元素的内存储存

我们上面说过数组在内存中是连续存放的，所以我们可以简单的画出数组在内存中的存放结构图。

我们可以在VS上证明数组在内存是连续的空间，在VS输入以下代码：

printf("%p\n",&grade[0]);
printf("%p\n",&grade[1]);
printf("%p\n",&grade[2]);
printf("%p\n",&grade[4]);

四个元素的地址依次为：
000000DB76EFF920
000000DB76EFF924
000000DB76EFF928
000000DB76EFF930
我们知道，int类型的大小为4个字节，同时我们可以观察，一、二、三数据之间相差的值正是四个字节，而第四个数据的地址与第三个数据的地址的值相差8个字节，所以我们可以看出，数组在内存中确实是连续存放的一段数据。

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2. 二维数组

※二位数组的创建语法

type arrayName[rows][columns];

• type 二维数组的数据类型
• arrayName 二位数组的数组名
• rows 二维数组的行数
• columns 二维数组的列数

在C语言中，我们可以这样定义一个二维数组

int grade[3][4];

我们定义了一个整形、名为grade、行为3、列为4的二维数组。

与一维数组的不同的是，我们定义二维数组的时候，我们可以不写行数，但是我们必须声明列数，编译器会根据列数来划分数据，例如：

int arr[][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

※一维数组元素的初始化

//未完全初始化
int arr1[3][5] = {1,2};
int arr2[3][5] = {0};

//完全初始化
int arr3[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 1 3,4,5,6,7};

//按照行初始化
int arr4[3][5] = {{1,2},{3,4},{5,6}};

※二维数组元素的访问

下面我们可以通过索引（或称下标）对数组中的内容进行访问与修改
注意：C语言中二维数组的第一个元素的下标为[0][0]

grade[0][0] = 99; //将数组第一行第一列的值赋值为99
grade[1][0] = 98;//将数组第二行第一列的值赋值为99
grade[2][0] = 97;//将数组第三行第一列的值赋值为99

※二维数组元素的内存储存

二维数组在内存中也是连续存放的，即便它叫二维数组，同样的，我们可以在VS中输入以下代码：

printf("%p\n",&grade[0][0]);
printf("%p\n",&grade[1][0]);
printf("%p\n",&grade[2][0]);

我们可以得到以下结果

000000741CB7F7C8
000000741CB7F7D8
000000741CB7F7E8

我们知道，int类型的大小为4个字节，所以二维数组一行有4个数据，十二个字节，同时我们可以观察，一、二、三数据之间相差的值正是十二个字节，我们可以看出，二维数组在内存中确实是连续存放的一段数据。

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3. C99中的变长数组

※变长数组是是什么？
C99引入的变长数组（Variable-Length Array，简称VLA）是一种在运行时确定大小的数组。这意味着你可以在函数内部或者任何代码块中声明一个数组，其大小由运行时的变量值决定。这对于需要动态数组大小的情况非常有用。变长数组不像数组那样子，在程序中就已经用常量或者常量表达式写死了，变长数组可以
※变长数组的语法

type arrayName[n];

• type 数组数据类型
• arrayName 数组名
• n 未规定的数组长度

我们可以在程序中设置n的值

VLA的特点

• 运行时大小： VLA的大小可以在运行时确定，这使得它们非常适合于需要动态数组大小的场景。
• 栈分配： VLA通常在栈上分配，这意味着它们的大小受到栈空间的限制。
• 自动存储期： VLA的生命周期与声明它们的代码块相同，它们在代码块结束时自动释放。

变长数组的实现
因为VS编译器不支持变长数组，所以我们使用GCC编译器在devC++中演示

#include <stdio.h>

int main(){
	int n;
	scanf("%d",&n);
	
	int arr[n];
	printf("创建了长度为%d的整形数组\n", n);
	
	int i = 0;
	for(i = 0; i < n; i++){
		arr[i] = i + 1;
	}
	
	for(i = 0; i < n; i++){
		printf("%d\n",arr[i]);
	}
	
	return 0;
} 

结果如下：

变长数组的注意事项

• VLA的大小必须是一个在运行时已知的正整数。
• VLA的大小不能是负数或零。
• VLA通常在栈上分配，因此它们的大小受到栈空间大小的限制，这可能限制了它们的最大大小。

除去变长数组，我们也可以通过内存函数malloc，realloc等创建或修改大小可选择的数组

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三、数组大小与元素个数的计算

计算一个数组的大小我们可以通过sizeof函数计算数组的大小

#include <stdio.h>
int main(){
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("%zd\n", sizeof(arr));//求整个数组的大小
	return 0;
}

此时数组有10个整形元素，大小应该为4 * 10 个字节

计算一个数组的元素个数我们可以通过sizeof函数计算，将数组的大小除于一个元素的大小就会得到元素个数，如下

#include <stdio.h>
int main(){
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("%zd\n", sizeof(arr)/sizeof(arr[0]));//求整个数组的元素个数
	return 0;
}

结果如下

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四、End

小博主对数组的了解就到这里辣，谢谢大家的浏览，如有错误可以在评论区指出哦，希望对正在学习C语言的友友有帮助！