C语言（七）数组

8.1.1 初试数组

之前提到过如何计算用户输入的数字的平均数？
之前的做法：每读到一个数（!=-1）加到sum里，cnt++,最后sum/cnt
这样我们不需要记录每一个数
如果题目还要求：输出所有大于平均数的数？这样就必须记录每一个数了，因为我们是最后才计算平均数的，要最后再用每个数和平均数做判断
如何记录很多数？int num1,num2……？不好。这样下去无穷无尽。

使用数组

int number[100];//定义数组，表示数组可以放100个int
scanf(“%d”,&x);
while(x!=-1){
	number[cnt]=x;//对数组中的元素赋值
	cnt++;
	scanf(“%d”,&x);
}

最后再加个cnt长度的循环，判断每一个数与平均数比较大小

if(cnt>0){
	int i;
	double average=sum/cnt;
	for(i=0;i<cnt;i++){
		if(number[i]>average){//使用数组中的元素
			printf("%d ",number[i]);//遍历数组
		}
	}
}

这个程序的安全隐患在于没有考虑使用的数组下标是否会超过100.定义的时候注意要求。

8.1.2 数组的使用：如何定义和使用数组，数组的下标和下标的范围

定义数组：
<类型>变量名称[元素数量];//方括号表示这是个数组

int grades[100];
double weight[20];

元素数量必须是整数。在c99之前，元素数量必须是编译时确定的字面量。(a[n]不行)vscode中好像就不行，提示variable-sized object may not be initialized
数组是一种容器，特点是：
其中所有元素具有相同的数据类型；
一旦创建，不能改变大小；
其中元素在内存中连续依次排列（从0开始）；
如：定义十个单元a[10]→a[0]~a[9]

每个单元就是一个int类型的变量。像普通变量一样可以出现在赋值的左边或右边。左边的叫左值，右边的叫右值。
数组的每个单元就是数组类型的一个变量。使用数组时[]中的数字/变量叫下标或索引，从0开始计数
（要习惯数数从0开始到n-1）
但编译器和运行环境不会检查数组下标是否越界，无论读、写数组单元。
不过数组越界时可能出问题:segmentation fault，运气好的话不会造成严重的后果。
所以这是程序员的责任来保证程序只适用有效的下标值（范围：[0,数组大小-1]）

防止读入数字超过100个的方法：
方法一：cnt=100之后停止读数；
方法二：利用c99数组大小可以是动态的的特性，定义number[cnt];//用户先输入cnt

可不可以int a[0];?
可以，但是没用。

8.1.3 数组的例子：统计个数

不停输入0~9范围内的整数，读到-1停止，统计每种数字出现的次数。
和上一道题不同的是，不用记录每次输入的数字，我们需要记录的是每种数字出现的次数。
学到了定义数组为0的方法：

for(int i=0;i<10;i++)count[i]=0;

和打印方法：

for(int i=0;i<10;i++)printf(“%d\n”,count[i]);

该题中出现多次数字10。根据之前学到的方法，我们可以定义const number=10（c99才能用）;每一个10用number代替。

通常用到数组的程序都需要的环节：

1. 确定数组大小；
2. 定义数组；
3. 初始化数组；
4. 数组参与运算；
5. 遍历数组输出。

8.2.1 数组运算

搜索：在一组给定数据中，怎样找出某个数据是否存在？
（往函数中传数组：int sum(a[])）
数组的集成初始化：

int a[]={2,4,6,7,1,3,5,9}
/*直接用大括号给出数组所有元素的初始值；
不需要给出数组的大小，编译器替你数了。*/

依次初始化数组的每一个单元
如果a[13]={2};只有a[0]是2，后面的单元都是0
所以如果想定义一个数组全为0：a[13]={0};
C99还可以在大括号里给指定的位置赋值。
用[n]在初始化数据中给出定位，没有定位的数据接在前面的位置后面；其他位置的值补0.

int a[0]={[0]=2,[2]=3,6};
这个例子里，a[0]=2，a[2]=3，a[3]=6
我们也可以不给出数组大小，让编译器计算。比如上例可写为：
int a[]={[0]=2,[2]=3,6};
这样会根据大括号里最大的数字下标来算数组的大小。即下标最大为3
这样特别适合初始数据稀疏的数组。

数组的大小

sizeof给出整个数组所占据的内容的大小，单位是字节。（n*4，sizeof(a)/sizeof(a[0])就能得到数组元素个数）
不能直接把一个数组赋给另一个数组b[]=a;
数组变量本身不能被赋值。如果想把一个数组的值全部交给另一个数组，必须遍历。

遍历数组

通常使用for循环，从0开始到<n，这样循环体最大的i正好是数组最大的有效下标。
常见错误：1.循环结束条件是<=数组长度
2.离开循环之后继续使用i作为数组元素下标。

数组作为函数参数时，往往需要另一个参数来传递数组大小。
原因：1、数组传入函数之后我们不能用sizeof来计算数组的元素个数；
2.不能在[]中给出数组的大小。
具体原因后面再说。

8.2.2 数组例子：素数

之前找素数的例子。我们可以定义isPrime()函数来判断一个数是否是素数。
isPrime()函数：我们从2到x-1都拿去除x，循环要走很多遍，重复执行的次数很多（程序很差）。
优化：当x是!=2的偶数，一定不是素数，就直接不用判断。
因为剩下需要判断的书都是奇数，肯定%2=1，这样我们判断接下来的数时for循环除数就可以从3开始的奇数判断。

for(int i=3;i<x;i+=2)

再次优化：我们不需要走到x。我们只要走到sqrt(x)就够了。

for(int i=3;i<=sqrt(x);i+=2)

引入：当我们想了解一个函数时，在编译器中输入man 函数名称（man sqrt）就能得到其相关信息。（man:manual手册）
Windows用户：打开浏览器搜索。
再再次优化：我们不需要拿比x小的数字来测试x是不是素数，我们只需要拿比x小的素数就够了。

int isPrime(int x,int knowsPrimes[],int numberofKnownPrimes)
int main()
{
	const int number=100;
	int prime[number]={2};
	int count=1;
	int i=3;
	while(count<number){
		if(isPrime(i,prime,count)){
			prime[count++]=i;
		}
		i++;
	}//prime数组装着所有素数
	for(i=0;i<number;i++){
		printf("%d",prime[i]);
		if((i+1)%5)printf("\t");
		else printf("\n");
	}
	return 0;
}
 int isPrime(int x,int knowsPrimes[],int numberofKnownPrimes)
 {
 	int ret=1;
 	int i;
 	for(i=0;i<numberofKnownPrimes;i++){
 		if(x%knownPrimes[i]==0){
 			ret=0;
 			break;
 		}
 	}
 	return ret;
 }

一边构造素数表，一边利用表来证明素数。
其中prime[cnt++]=i;一举两得，cnt++的同时还把i的值放到了对应的数组位上。

while(count<number){
	if(isPrime(i,prime,count)){
		prime[count++]=i;
	}
	{
		printf("i=%d \tcnt=%d\t",i,count);
		int i;
		for(i=0;i<number;i++){
			printf("%d\t",prime[i]);
		}
		printf("\n");
	}
	i++;
}

这样加个括号在里面int i之后，我们使用i就不会影响到外面的i的值了（但是我宁愿重新定义个变量j=i。因为太绕了）

同样的方法，我们可以先输出一个表头。

{
	int i;
	printf("\t\t\t\t");
	for(i=0;i<number;i++){
		printf("%d\t",i);
	}
	printf("\n");
}

换一个思路，使得最后这张表里留下来的数都是素数。
欲构造n以内的素数表：

1. 令x=2
2. 将2x,3x……直到ax<n的数标记为非素数
3. 令x为下一个没有被标记为非素数的数，重复2；直到所有的数都已经被尝试完毕。
   （从2,3,4,5,6,7,8……删掉2的所有倍数，再删掉3的所有倍数，再删掉5的所有倍数……）
4. 先开辟数组prime[n]，初始化其所有元素为1，prime[x]=1表示x是素数，prime[x]=0表示x不是素数
5. 令x=2
6. 如果x是素数，则for(int i=2;x*i<n;i++)令prime[i*x]=0
7. x++，重复3直到x==n，否则结束。

int main()
{
	const int maxNumber=25;
	int isPrime[maxNumber];
	int i,x;
	for(i=0;i<maxNumber;i++)
	{
		isPrime[i]=1;
	}
	for(x=2;x<maxNumber;i++)
	{
		if(isPrime[x])
		{
			for(i=2;i*x<maxNumber;i++) isPrime[i*x]=0;
		}
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

如此可见，算法的思考方式不见得与人相同。

8.2.3 二维数组

int a[3][5];通常理解为a是一个3行5列的矩阵

最好先行号再列号，和线性代数也是相对应的。
二维数组的遍历需要两个for循环

int a[][5]={
	{0,1,2,3,4},
	{2,3,4,5,6},
};

a[i][j]表示一个int
a[i,j]是逗号运算符（等于逗号右边的值），表示a[j]，不是正确表达二维数组的方式。
二维数组的列数必须给出，行数可以交给编译器来数。

给数的时候每行一个{}，用逗号分隔。如果省略表示0。
也可以用定位（注意只能是c99）
二维数组是逐行填满的，所以也可以不加大括号，当做一维数组去初始化
PS: tic-tac-toe 井字棋判断输赢问题：行列对角线分开检查。

const int size = 3;
int board[size][size];
int i,j;
int num0fX;//X是一方
int num0fO;//O是一方
int result=-1;//-1：平局，1：X方赢，0:O方赢

//读入矩阵
for(i=0;i<size;i++){
	for(j=0;j<size;j++){
		scanf("%d",&board[i][j]);
	}
}

//检查行
for(i=0;i<size&&result==-1;i++){
	num0fO=num0fX=0;
	for(j=0;j<size;j++){
		if(board[i][j]==1)num0fX++;
		else num0fO++;
	}
	if(num0fO==size)result=0;//O方赢
	else if(num0fX==size)result=1;//X方赢
}

类似的，遍历j检查列。
其实这样代码是重复的，我们可以想个办法用一个两重循环遍历行与列。
对角线就是board[i][i]和board[i][2-i]两种情况。