【C语言基础】：数组

爱喝兽奶的熊孩子

发布于 2024-04-10 14:42:30

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发布于 2024-04-10 14:42:30

文章被收录于专栏：C语言基础

一、一维数组

数组的概念： 数组是一种存储同类型数据的容器。 它由一组连续的内存单元组成，这些内存单元可以存储相同类型的数据。数组可以用来存储各种数据类型，例如整数、字符、实数等。注意：

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见的是二维数组。数组的定义包括两个部分：类型和名称。类型指定了数组中元素的数据类型，名称则用于标识数组。数组中每个元素都有一个唯一的下标，用于访问数组中的元素。下标从0开始，并逐个增加直到数组的大小减1。数组的大小可以在定义时指定，也可以在运行时动态地确定。在定义时指定数组大小时，需要使用方括号[]来表示数组的大小。例如，int a[10]定义了一个包含10个整数的数组。

1. 一维数组的创建和初始化

(1). 数组的创建

有数组的定义可知，数组的创建为：

type arr_name[常量值];
// type: 指数组的元素类型
// arr_name: 指数组的名字
// [] 中的常量值是用来指定数组大小的，大小根据实际需求指定

【示例】数组的创建

int arr1[10];  
char arr2[10];  
float arr3[1];
double arr4[20];

(2). 数组的初始化

数组的初始化是指在创建数组时，给数组元素赋予初始值的过程。通过初始化数组，可以在定义数组的同时将元素初始化为指定的数值或者默认值。数组的初始化可以分为静态初始化和动态初始化两种方式：静态初始化：静态初始化是在定义数组时直接给出初始值。可以使用花括号{}来包含初始化值，并用逗号分隔每个元素的值。例如，以下代码展示了一个包含5个整数的数组的静态初始化：

// 完全初始化
int arr1[5] = {1, 2, 3, 4, 5};  
// 不完全初始化
int arr2[5] = {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
int arr3[3] = {1, 2, 3, 4};  // 初始化项太多

(3). 数组的类型

没错，数组也是有类型的，数组算是一中自定义类型，去掉数组名留下的就是数组的类型。 【示例】

int arr1[5];
int arr2[10];
char ch[5];

数组arr1的数据类型是 int [5] 数组arr2的数据类型是 int [10] 数组ch的数据类型是 char [5]

2. 一维数组的使用

(1). 数组的下标

C语言规定数组是由下标的，下标从左往右是从0开始的，假设一个数组由n个元素，那么最后一个元素的下标就是n-1，下标就相当于数组元素的编号，如下：

int arr[10] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

C语言中用下标引用操作符 来访问数组的元素，例如我们要访问下标为3的元素，直接用arr[3]来访问。

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

(3). 数组的输入

我们可以利用循环根据需要对数组进行赋值。 【示例】

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

(4). 数组元素的打印

我们可以直接运用循环产生对应数组的下标直接访问就行 【示例】

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

(5). 数组在内存中的储存

【示例】

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

通过运行结果我们知道，数组随着下标的增长，地址是由小到大发生变化的，并且数组的相邻元素之间相差4，这是因为一个整型占4个字节。也就是说数组在内存中的存放是连续的。

(6). sizeof计算数组元素个数

我们利用循环去遍历数组时，有时候需要计算数组元素的个数，这时候我们就可以使用sizeof来计算数组元素的个数。 sizeof是C语言中的一个关键字，是可以用来计算类型或者变量大小的，但也可以用来计算数组的大小。 【示例】

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

这里输出的结果是40，代表的是数组所占内存空间的总大小，单位是字节。利用数组元素类型都相同的原理，先计算一个元素所占的字节个数，就可以计算出数组元素的个数啦。

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	printf("%d\n", sizeof(arr[0]));  // 计算一个元素的大小，单位是字节
	return 0;
}

计算数组中元素的个数：

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

这样也就计算出数组元素的个数。

二、二维数组

1. 二维数组的创建与初始化

(1). 二维数组的概念

在C语言中，二维数组是一种包含行和列的数组结构。它实际上是一个数组的数组，每个元素本身又是一个数组。二维数组可以用于存储表格、矩阵和其他类似的数据结构。

(2). 二维数组的创建

type arr_name[常量值1][常量值2];

【示例】

int arr1[3][4];
double arr2[2][8];
// type: 指数组的元素类型
// arr_name: 指数组的名字
// 第一个中括号中的常量值表示行数，第二个表示列数

(3). 二维数组的初始化

在创建变量或数组时，给定一些初始值，被称为初始化。二维数组的初始化与一维数组一样用大括号来初始化。 【示例】 不忘全初始化

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, 3, 4, 5, 6, 7 };

按照行初始化

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

初始化时省略行，但不能省略列

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}};

注意:花括号中的一个花括号代表一个一维数组的初始化。当里面无花括号分组时，按照顺序从第一个开始逐个进行初始化。余下的未赋值的元素用0初始化。

2. 二维数组的使用

(1). 二位数组的下标

与一维数组一样，二维数组也是通过下标来访问数组元素的。通过二维数组的概念我们知道，二维数组是有行和列的，所以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，二维数组的行和列的下标都是从0开始的。 【示例】

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

我们可以通过行和列的下标定位我们想要访问的元素，例如，我们要访问行下标为2，列下标为1的元素，也就是arr[2][1],就能快速定位到4。

#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][1]);
	return 0;
}

(2). 二维数组的输入输出

对于二维数组的输入和输出，我们还是可以像一维数组一样，通过循环来生成二维数组的所有下标。

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

(3). 二维数组在内存中的储存

【示例】

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[3][5] = { 1, 2, 3, 4, 5, 2, 3, 4, 5, 6, 3, 4, 5, 6, 7 };
	for (int i = 0; i < 3; i++)  // 产生行号
	{
		for (int j = 0; j < 5; j++)  // 产生列号
		{
			printf("&arr[%d][%d] = %p\n", i, j,  &arr[i][j]);  
		}
	}
	return 0;
}

从结果来看，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)也是相差4个字节，所以二维数组中的每个元素都是连续存放的。

3. 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，或则在初始化数据时，可以省略数组的大小。 【示例】

int arr1[5];
int arr2[3+5];
int arr3[] = { 1, 2, 3 };

由于语法的限制，我们创建数组就不够灵活，数组大了浪费空间，小了就不够用。所以在C99标准中引入了变长数组（Variable Length Arrays，VLA），它允许在运行时动态指定数组的大小。使用变长数组可以更灵活地处理需要在运行时确定大小的数组。变长数组的声明方式和普通数组类似，但是可以使用变量来指定数组的大小。以下是使用变长数组的示例：

int n = a + b;
int arr[n];

在上面的示例中，数组arr就是一个变长数组，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。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长度，程序可以在运行时为数组分配精确的长度。有一个比较迷惑的点，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。我们在devC++进行测试：

#include <stdio.h>
int main()
{
 	int n = 0;
 	scanf("%d", &n);//根据输?数值确定数组的??
 	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;
}