(持续更新中!!~)5、原来可以这样理解C语言_数组

原创已于 2025-01-26 11:43:02 修改 · 2.1k 阅读

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#开发语言 #c语言 #算法 #数据结构 #c++

于 2025-01-20 00:15:00 首次发布

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1. 数组的概念

2. ⼀维数组的创建和初始化

2.1 数组创建⼀维数组创建的基本语法如下：

1. 数组的概念

数组是⼀组相同类型元素的集合；

从这个概念中我们就可以发现2个有价值的信息：

• 数组中存放的是1个或者多个数据，但是数组元素个数不能为0。

• 数组中存放的多个数据，类型是相同的。

数组分为⼀维数组和多维数组，多维数组⼀般⽐较多⻅的是⼆维数组。

2. ⼀维数组的创建和初始化

2.1 数组创建⼀维数组创建的基本语法如下：

type arr_name[ 常量值 ];

存放在数组的值被称为数组的元素，数组在创建的时候可以指定数组的⼤⼩和数组的元素类型。

        • type 指定的是数组中存放数据的类型，可以是： char 、 short 、 int 、 float 等，也可以⾃定义的类型

        • ar r_name 指的是数组名的名字，这个名字根据实际情况，起的有意义就⾏。

        • [] 中的常量值是⽤来指定数组的⼤⼩的，这个数组的⼤⼩是根据实际的需求指定就⾏。

⽐如：我们现在想存储某个班级的20⼈的数学成绩，那我们就可以创建⼀个数组，如下：

int math[20];

当然我们也可以根据需要创建其他类型和⼤⼩的数组：

char ch[8];

double score[10];

2.2 数组的初始化

有时候，数组在创建的时候，我们需要给定⼀些初始值，这种就称为初始化。

那数组如何初始化呢？

数组的初始化⼀般使⽤⼤括号，将数据放在⼤括号中。

 //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};

2.3 数组的类型

数组也是有类型的，数组算是⼀种⾃定义类型，去掉数组名留下的就是数组的类型。

如下

int arr1[10];

int arr2[12];

char ch[5];

arr1数组的类型是 int [10]

arr2数组的类型是 int[12]

ch 数组的类型是 char [5]

3. ⼀维数组的使⽤

学习了⼀维数组的基本语法，⼀维数组可以存放数据，存放数据的⽬的是对数据的操作，那我们如何使⽤⼀维数组呢？

3.1 数组下标

C语⾔规定数组是有下标的，下标是从0开始的，假设数组有n个元素，最后⼀个元素的下标是n-1，下标就相当于数组元素的编号，

如下：

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

在C语⾔中数组的访问提供了⼀个操作符 [] ，

这个操作符叫：下标引⽤操作符。

有了下标访问操作符，我们就可以轻松的访问到数组的元素了，

⽐如我们访问下标为7的元素，我们就可以使⽤ arr[7] ，想要访问下标是3的元素，就可以使⽤ arr[3] ,

如下代码：

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

输出结果：

3.2 数组元素的打印

接下来，如果想要访问整个数组的内容，那怎么办呢？

只要我们产⽣数组所有元素的下标就可以了，那我们使⽤for循环产⽣0~9的下标，接下来使⽤下标访问就⾏了。

如下代码：

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

输出的结果：

3.3 数组的输⼊

明⽩了数组的访问，当然我们也根据需求，⾃⼰给数组输⼊想要的数据，如下：

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

输⼊个输出结果：

4. ⼀维数组在内存中的存储

有了前⾯的知识，我们其实使⽤数组基本没有什么障碍了，如果我们要深⼊了解数组，我们最好能了解⼀下数组在内存中的存储。

依次打印数组元素的地址：

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

输出结果我们看看：

从输出的结果我们分析，数组随着下标的增⻓，地址是由⼩到⼤变化的，并且我们发现每两个相邻的元素之间相差4（因为⼀个整型是4个字节）。

所以我们得出结论：数组在内存中是连续存放的。这就为后期我们使⽤指针访问数组奠定了基础（在讲指针的时候我们在再讲，这⾥暂且记住就⾏）。

5. sizeof 计算数组元素个数

在遍历数组的时候，我们经常想知道数组的元素个数，那C语⾔中有办法使⽤程序计算数组元素个数吗？

答案是有的，可以使⽤sizeof。 sizeof 中C语⾔是⼀个关键字，是可以计算类型或者变量⼤⼩的，其实⼤⼩。

⽐如：

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

这⾥输出的结果是40，计算的是数组所占内存空间的总⼤⼩，单位是字节。

我们⼜知道数组中所有元素的类型都是相同的，那只要计算出⼀个元素所占字节的个数，数组的元素个数就能算出来。这⾥我们选择第⼀个元素算⼤⼩就可以。

 #include <stido.h>
 int main()
 {
 int arr[10] = {0};
 printf("%d\n", sizeof(arr[0]));//计算⼀个元素的⼤⼩，单位是字节
 return 0;
 }

接下来就能计算出数组的元素个数：

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

这⾥的结果是：10，表⽰数组有10个元素。

以后在代码中需要数组元素个数的地⽅就不⽤固定写死了，使⽤上⾯的计算，不管数组怎么变化，计算出的⼤⼩也就随着变化了。

6. ⼆维数组的创建

6.1 ⼆维数组的概念

前⾯学习的数组被称为⼀维数组，数组的元素都是内置类型的，如果我们把⼀维数组做为数组的元素，这时候就是⼆维数组，

⼆维数组作为数组元素的数组被称为三维数组，⼆维数组以上的数组统称为多维数组。

6.2 ⼆维数组的创建

那我们如何定义⼆维数组呢？

语法如下：

type arr_name[ 常量值 1][ 常量值 2] ；

例如：

int arr[3][5];

double data[2][8];

解释：

上述代码中出现的信息

• 3表⽰数组有3⾏

• 5表⽰每⼀⾏有5个元素

• int表⽰数组的每个元素是整型类型

• arr是数组名，可以根据⾃⼰的需要指定名字

data数组意思基本⼀致。

7. ⼆维数组的初始化

在创建变量或者数组的时候，给定⼀些初始值，被称为初始化。

那⼆维数组如何初始化呢？像⼀维数组⼀样，也是使⽤⼤括号初始化的。

7.1 不完全初始化

int arr1[3][5] = {1,2};

int arr2[3][5] = {0};

7.2 完全初始化

int arr3[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};

7.3 按照⾏初始化

int arr4[3][5] = {
  {1,2},{3,4},{5,6}};

7.4 初始化时省略⾏，但是不能省略列

int arr5[][5] = {1,2,3};

int arr6[][5] = {1,2,3,4,5,6,7};

int arr7[][5] = {
  {1,2}, {3,4}, {5,6}};

8. ⼆维数组的使⽤

8.1 ⼆维数组的下标

当我们掌握了⼆维数组的创建和初始化，那我们怎么使⽤⼆维数组呢？

其实⼆维数组访问也是使⽤下标的形式的，⼆维数组是有⾏和列的，只要锁定了⾏和列就能唯⼀锁定数组中的⼀个元素。

C语⾔规定，⼆维数组的⾏是从0开始的，列也是从0开始的，如下所⽰：

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

图中最右侧绿⾊的数字表⽰⾏号，第⼀⾏蓝⾊的数字表⽰列号，都是从0开始的，⽐如，我们说：第2 ⾏，第4列，快速就能定位出7。

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
 int arr[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};
 printf("%d\n", arr[2][4]);
 return 0;
 }

输出的结果如下：

8.2 ⼆维数组的输⼊和输出

访问⼆维数组的单个元素我们知道了，那如何访问整个⼆维数组呢？

其实我们只要能够按照⼀定的规律产⽣所有的⾏和列的数字就⾏；以上⼀段代码中的arr数组为例，⾏的选择范围是0~2，列的取值范围是0~4，所以我们可以借助循环实现⽣成所有的下标。

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
 int arr[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};
 int i = 0;//遍历⾏
 
//输⼊
 
for(i=0; i<3; i++) //产⽣⾏号
 
{
 }
 int j = 0;
 for(j=0; j<5; j++) //产⽣列号
 
{
 }
 scanf("%d", &arr[i][j]); //输⼊数据
 
//输出 

for(i=0; i<3; i++) //产⽣⾏号
 
{
 int j = 0;
 {
 for(j=0; j<5; j++) //产⽣列号
 
printf("%d ", arr[i][j]); //输出数据
 
}
 printf("\n");
 }
 return 0;
 }

输⼊和输出的结果：

9. ⼆维数组在内存中的存储

像⼀维数组⼀样，我们如果想研究⼆维数组在内存中的存储⽅式，我们也是可以打印出数组所有元素的地址的。

代码如下：

#include <stdio.h>
 int main()
 {
 int arr[3][5] = { 0 };
 int i = 0;
 int j = 0;
 for (i = 0; i < 3; i++)
 {
 for (j = 0; j < 5; j++)
 {
 printf("&arr[%d][%d] = %p\n", i, j, &arr[i][j]);
 }
 }
 return 0;
 }

输出的结果：

从输出的结果来看，每⼀⾏内部的每个元素都是相邻的，地址之间相差4个字节，跨⾏位置处的两个元素（如：arr[0][4]和arr[1][0]）之间也是差4个字节，所以⼆维数组中的每个元素都是连续存放的。

如下图所⽰：

了解清楚⼆维数组在内存中的布局，有利于我们后期使⽤指针来访问数组的学习。

10. C99中的变⻓数组

在C99标准之前，C语⾔在创建数组的时候，数组⼤⼩的指定只能使⽤常量、常量表达式，或者如果我们初始化数据的话，可以省略数组⼤⼩。

如：

 int arr1[10];

 int arr2[3+5];

 int arr3[] = {1,2,3};

这样的语法限制，让我们创建数组就不够灵活，有时候数组⼤了浪费空间，有时候数组⼜⼩了不够⽤的。

C99中给⼀个变⻓数组（variable-lengtharray，简称VLA）的新特性，允许我们可以使⽤变量指定数组⼤⼩。

请看下⾯的代码：

int n = a+b;

int arr[n];

上⾯⽰例中，数组 arr 就是变⻓数组，因为它的⻓度取决于变量 n 的值，编译器没法事先确定，只有运⾏时才能知道 n 是多少。变⻓数组的根本特征，就是数组⻓度只有运⾏时才能确定，所以变⻓数组不能初始化。

它的好处是程序员不必在开发时，随意为数组指定⼀个估计的⻓度，程序可以在运⾏时为数组分配精确的⻓度。有⼀个⽐较迷惑的点，变⻓数组的意思是数组的⼤⼩是可以使⽤变量来指定的，在程序运⾏的时候，根据变量的⼤⼩来指定数组的元素个数，⽽不是说数组的⼤⼩是可变的。数组的⼤⼩⼀旦确定就不能再变化了。

遗憾的是在VS2022上，虽然⽀持⼤部分C99的语法，没有⽀持C99中的变⻓数组，没法测试；下⾯是我在gcc编译器上测试，可以看⼀下。

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
 int n = 0;
 scanf("%d", &n);//根据输⼊数值确定数组的⼤⼩
 
 int arr[n];
  int i = 0;
 for (i = 0; i < n; i++)
 {
 scanf("%d", &arr[i]);
 }
 for (i = 0; i < n; i++)
 {
 printf("%d ", arr[i]);
 }
 return 0;
 }

第⼀次测试，我给n中输⼊5，然后输⼊5个数字在数组中，并正常输出

第⼆次测试，我给n中输⼊10，然后输⼊10个数字在数组中，并正常输出

11. 数组练习

练习1：多个字符从两端移动，向中间汇聚

编写代码，演⽰多个字符从两端移动，向中间汇聚

#include <stdio.h>
 int main()
 {
 char arr1[] = "welcome to bit...";
 char arr2[] = "#################";
 int left = 0;
 int right = strlen(arr1)-1;
 printf("%s\n", arr2);
 while(left<=right)
 {
 Sleep(1000);
 arr2[left] = arr1[left];
 arr2[right] = arr1[right];
 left++;
 right--;
 printf("%s\n", arr2);
 }
 retutn 0;
 }

练习2：⼆分查找

在⼀个升序的数组中查找指定的数字n，很容易想到的⽅法就是遍历数组，但是这种⽅法效率⽐较低。

⽐如我买了⼀双鞋，你好奇问我多少钱，我说不超过300元。你还是好奇，你想知道到底多少，我就让你猜，你会怎么猜？你会1，2，3，4...这样猜吗？显然很慢；⼀般你都会猜中间数字，⽐如：150，然后看⼤了还是⼩了，这就是⼆分查找，也叫折半查找。

#include <stdio.h>
 int main()
 {
    int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    int left = 0;
    int right = sizeof(arr)/sizeof(arr[0])-1;
    int key = 7;//要找的数字
 
    int mid = 0;//记录中间元素的下标
 
    int find = 0;
    while(left<=right)
    {
        mid = (left+right)/2;
        if(arr[mid]>key)
        {
                right = mid-1;
        }
        else if(arr[mid] < key)
        {
                left = mid+1;
        }
        else
        {
            find = 1;
            break;
        }
    }
    if(1 == find )
        printf("找到了,下标是%d\n", mid);
    else
        printf("找不到\n");
 }

求中间元素的下标，使⽤ mid = (left+right)/2 ，如果left和right⽐较⼤的时候可能存在问题，可以使⽤下⾯的⽅式：