数组
1. 数组的概念
数组是一组相同类型元素的集合;即:
• 数组中存放1个或者多个数据,但数组元素个数不能为0。
• 数组中存放多个数据,类型是相同的。
数组分为一维数组与多维数组,多维数组一般常见的是二维数组。
2. 一维数组的创建和初始化
2.1 数组的创建
语法形式:
type arr_name[常量值];
存放在数组里面值被称为数组的元素,数组在创建时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,也可以是自
定义的类型。
• arr_name 指的是数组名的名字,这个名字由自己来起。
• [] 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来指定。
举例:
存储某个班级20人的数学成绩:
int math[20];
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 数组的边界
在使用数组时,要防止数组下标超出边界。也就是说,必须确保下标是有效值。例如,假设有下面声明:
int doofi[20];
那么在使用该数组时,要确保程序中使用的数组下标在0~19的范围内,因为编译器不会检查出这种错误(一些编译器会发出警告,然后继续执行)。
在C标准中,使用越界下标的结果是未定义的。这意味这程序看上去可以运行,但是运行结果很奇怪,或异常中断。
2.3 数组的初始化
数组在创建的时候,给定一些初始值,称为数组的初始化。
数组的初始化一般将数据放在大括号中。
举例:
//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};
注意:有时需要把数组设置为只读。这样,程序只能从数组中检索值,不能把新值写入数组。要创建只读数组,应该用const声明和初始化数组。
举例:
const int arr[4] = {1, 2, 3, 4};
2.4 指定初始化器(C99)
C99增加了一个新特性:指定初始化器(designated initializer)。利用该特性可以初始化指定的数组元素。
举例:
只初始化数组中的最后一位元素。
//传统的语法
int arr[6] = {0, 0, 0, 0, 0, 213};
//C99语法
int arr[6] = {[5] = 213};//把arr[5]初始化为213
2.5 数组的类型
数组也有类型,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进行操作,那如何使用一维数组?
3.1 数组下标
C语言规定数组下标从0开始,若数组有n个元素,则最后一个元素下标是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] 。
举例:
#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;
}
运行结果:
3.2 数组元素的打印
如果要访问整个数组的内容,只需要产生数组中所有元素的下标即可。这里用for循环产生0~9的下标,接下来直接使用下标访问。
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;
}
3.3 数组的输入
我们也可以根据需求,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;
}
运行结果:
4. 一维数组在内存中的存储
如果我们要深入了解数组,就需要了解一下数组在内存中的存储了。
这里我们依次打印数组元素的地址,代码如下:
#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++)
{
printf("&arr[%d] = %p\n", i, &arr[i]);
}
return 0;
}
输出结果:
从输出的结果分析,数组随着下标的增长,地址是由小到大变化的,并且每两个相邻的
元素之间相差4(因为一个整型是4个字节)。所以得出结论:数组在内存中是连续存放的。
5. sizeof计算数组元素个数
在遍历数组的时候,C语言提供了计算数组元素个数的方法,可以使用 sizeof 计算数组元素个数。
C语言中sizeof是一个关键字,可以计算类型或者变量大小,也可以计算数组的大小。
例如:
#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。
数组中所有元素的类型都是相同的,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。
#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]);//计算数组元素的个数
printf("%d\n", sz);
return 0;
}
这里的结果是:10,表示数组有10个元素。
6. 二维数组的创建
6.1 二维数组得概念
以上介绍的数组被称为一维数组,数组的元素都是内置类型的,如果把一维数组做为数组的元素,这时候就是二维数组,把二维数组作为数组元素的数组被称为三维数组,二维以上的数组统称为多维数组。
6.2 二维数组的创建
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:
• 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。
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。
二维数组像一维数组一样,也是使用大括号初始化。
7.1 不完全初始化
int arr1[3][5] = {1,2};//初始化了第0行前两个元素
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
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锁定数组中的一个元素。
C语言规定,而维数组的行是从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};
图中最左侧蓝色的数字表示行号,第一行蓝色的数字表示列号,都是从0开始的。如果想找第2行,第4列,快速就能定位出7。如下:
#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;
}
8.2 二维数组的输入和输出
只要能够按照一定的规律产生数组所有的行和列的数字;这里以上一段代码中的arr数组为例,行的选择范围是0~ 2,列的取值范围是0~4,然后用循环实现生成所有的下标。如下:
#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;
}
运行结果:
9. 二维数组在内存中的存储
像一维数组一样,如果想研究二维数组在内存中的存储方式,也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;
}
运行结果:
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:
10. C99中的变长数组
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,或者如果初始化数据的话,可以省略数组大小。
如下:
int arr1[10];//常量
int arr2[3+5];//常量表达式
int arr3[] = {1,2,3};//省略数组大小初始化数据
这样的语法限制,创建数组就不够灵活,有时候数组大了浪费空间,有时候数组小了空间不够用。
C99中给一个变长数组(variable-length array,简称 VLA)的新特性,允许我们可以使用变量指定数组大小。
如下:
int n = a+b;
int arr[n];
上面示例中,数组 arr 就是变长数组,因为它的长度取决于变量 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。
变长数组的根本特征,就是数组长度只有运行时才能确定,所以变长数组不能初始化。他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长度,程序可以在运行时为数组分配精确的长度。
变长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中的变长数组,没法测试;下面是我在gcc编译器上测试。
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 0;
scanf("%d", &n);//根据输如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,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
11.1 练习1
多个字符从两端移动,向中间汇聚。
参考代码:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
int main()
{
char arr1[] = "I wish i had a different life!";
char arr2[] = "******************************";
int left = 0;
int right = strlen(arr1)-1;
while (left <= right)
{
arr2[left] = arr1[left++];
arr2[right] = arr1[right--];
printf("%s\n", arr2);
Sleep(1000);
system("cls");
}
printf("%s\n", arr2);
return 0;
}
11.2 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。
参考代码:
#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");
return 0;
}
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:
mid = left+(right-left)/2;