四、數(shù)組

第04章_數(shù)組

本章專題脈絡(luò)

1、數(shù)組的概述

1.1 為什么需要數(shù)組

需求分析1：

需要統(tǒng)計(jì)某公司50個(gè)員工的工資情況，例如計(jì)算平均工資、找到最高工資等。用之前知識(shí)，首先需要聲明50個(gè)變量來(lái)分別記錄每位員工的工資，這樣會(huì)很麻煩。因此我們可以將所有的數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)到一個(gè)容器中統(tǒng)一管理，并使用容器進(jìn)行計(jì)算。

需求分析2：

容器的概念：

生活中的容器：水杯（裝水等液體），衣柜（裝衣服等物品），集裝箱（裝貨物等）。
程序中的容器：將多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到一起，每個(gè)數(shù)據(jù)稱為該容器的元素。

1.2 數(shù)組的概念

數(shù)組(Array)，是多個(gè)相同類型數(shù)據(jù)按一定順序排列的集合，并使用一個(gè)名字命名，并通過(guò)編號(hào)的方式對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。
數(shù)組中的概念
- 數(shù)組名
- 下標(biāo)（或索引、index）
- 元素
- 數(shù)組的長(zhǎng)度

數(shù)組的特點(diǎn)：

數(shù)組中的元素在內(nèi)存中是依次緊密排列的，有序的。
創(chuàng)建數(shù)組對(duì)象會(huì)在內(nèi)存中開辟一整塊連續(xù)的空間。占據(jù)的空間的大小，取決于數(shù)組的長(zhǎng)度和數(shù)組中元素的類型。
我們可以直接通過(guò)下標(biāo)(或索引)的方式調(diào)用指定位置的元素，速度很快。
數(shù)組，一旦初始化完成，其長(zhǎng)度就是確定的。數(shù)組的長(zhǎng)度一旦確定，就不能修改。
數(shù)組名中引用的是這塊連續(xù)空間的首地址。

1.3 數(shù)組的分類

按照數(shù)組維度分：

一維數(shù)組：存儲(chǔ)一組數(shù)據(jù)
二維數(shù)組：存儲(chǔ)多組數(shù)據(jù)，相當(dāng)于二維表，一行代表一組數(shù)據(jù)。每一行長(zhǎng)度可以不同。
三維數(shù)組、四維數(shù)組、....

按照元素的數(shù)據(jù)類型分：

int類型數(shù)組
char類型數(shù)組
double類型數(shù)組
....

2、一維數(shù)組的定義

2.1 數(shù)組的定義方式1

數(shù)組通過(guò)變量名后加方括號(hào)表示，方括號(hào)里面是數(shù)組可以容納的成員數(shù)量（即長(zhǎng)度）。

int arr[10];  //數(shù)組 arr ，里面包含10個(gè)成員，每個(gè)成員都是 int 類型

#define NUM 10
int arr1[NUM];

注意，聲明數(shù)組時(shí)，必須給出數(shù)組的大小。

2.2 數(shù)組元素的調(diào)用

格式：數(shù)組名[下標(biāo)]
數(shù)組的下標(biāo)從0開始，用“int arr[10];”定義數(shù)組，則最大下標(biāo)值為9，不存在數(shù)組元素arr[10]。

arr[0] = 13;       //對(duì)該位置數(shù)組元素進(jìn)行賦值
int score = arr[0]; //調(diào)用此位置的元素值

數(shù)組角標(biāo)越界：

假設(shè)數(shù)組有n個(gè)元素，如果使用的數(shù)組的下標(biāo)小于0，或者大于n-1，就是數(shù)組越界訪問(wèn)了，超出了數(shù)組合法空間的訪問(wèn)。

C語(yǔ)言不做數(shù)組下標(biāo)越界的檢查，編譯器也不一定報(bào)錯(cuò)，但是編譯器不報(bào)錯(cuò)，并不意味著程序就是正確！

int scores[20];
scores[20] = 51;

說(shuō)明：數(shù)組 scores 只有20個(gè)成員，因此 scores[20] 這個(gè)位置是不存在的。但是，引用這個(gè)位置并不會(huì)報(bào)錯(cuò)。賦值操作會(huì)導(dǎo)致緊跟在 scores 后面的那塊內(nèi)存區(qū)域被賦值(這實(shí)際是其它變量的區(qū)域)，因此不知不覺就更改了其它變量的值。這很容易引發(fā)錯(cuò)誤，而且難以發(fā)現(xiàn)。

2.3 關(guān)于長(zhǎng)度

數(shù)組的字節(jié)長(zhǎng)度

sizeof 運(yùn)算符會(huì)返回整個(gè)數(shù)組的字節(jié)長(zhǎng)度。

int arr[10];
printf("數(shù)組的字節(jié)長(zhǎng)度為：%zd\n",sizeof(arr)); //40

數(shù)組的長(zhǎng)度

在定義數(shù)組時(shí)，需要指定數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)，方括號(hào)中的常量表達(dá)式用來(lái)表示元素的個(gè)數(shù)，即數(shù)組長(zhǎng)度。

由于數(shù)組成員都是同一個(gè)類型，每個(gè)成員的字節(jié)長(zhǎng)度都是一樣的，所以數(shù)組整體的字節(jié)長(zhǎng)度除以某個(gè)數(shù)組元素的字節(jié)長(zhǎng)度，就可以得到數(shù)組的成員數(shù)量。

//數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)：
int arrLen = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

int a[10];
printf("數(shù)組的字節(jié)長(zhǎng)度為：%zu\n", sizeof(a));   // 40
printf("數(shù)組每個(gè)元素的字節(jié)長(zhǎng)度為：%zu\n", sizeof(int)); // 4
printf("數(shù)組的長(zhǎng)度為：%zu\n", sizeof(a) / sizeof(int)); // 10

復(fù)習(xí)： sizeof 返回值的數(shù)據(jù)類型是 size_t ，所以 sizeof(a) / sizeof(a[0]) 的數(shù)據(jù)類型也是size_t 。在 printf() 里面的占位符，要用 %zd 或 %zu 。

注意：數(shù)組一旦聲明/定義了，其長(zhǎng)度就固定了，不能動(dòng)態(tài)變化。

2.4 數(shù)組的遍歷

將數(shù)組中的每個(gè)元素分別獲取出來(lái)，就是遍歷。for循環(huán)與數(shù)組的遍歷是絕配。

舉例1：聲明長(zhǎng)度為10的int類型數(shù)組，給數(shù)組元素依次賦值為0,1,2,3,4,5,6,7,8,9，并遍歷數(shù)組所有元素

int main() {

    int arr[10];
    
    //給數(shù)組中的每個(gè)元素賦值
    for (int i = 0; i < sizeof(arr)/sizeof(int); i++) { //對(duì)數(shù)組元素arr[0]~arr[9]賦值
        arr[i] = i;
    }
    //遍歷數(shù)組中的元素
    printf("遍歷數(shù)組中的元素：\n");
    for (int i = 0; i < sizeof(arr)/sizeof(int); i++) { //輸出arr[0]~arr[9]共10個(gè)數(shù)組元素
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

2.5 數(shù)組的其它定義方式

定義方式2：(定義方式1在2.1節(jié)講的)

數(shù)組可以在聲明時(shí)，使用大括號(hào)，同時(shí)對(duì)每一個(gè)成員賦值。

int arr[5] = {22, 37, 90, 48, 95};

變形形式1：C 語(yǔ)言允許省略方括號(hào)里面的數(shù)組成員數(shù)量，這時(shí)根據(jù)大括號(hào)里面的值的數(shù)量，自動(dòng)確定數(shù)組的長(zhǎng)度。

int arr[3] = {10,20,30};
// 等同于
int arr[] = {10,20,30};  //數(shù)組 arr 的長(zhǎng)度，將根據(jù)大括號(hào)里面的值的數(shù)量，確定為 3

變形形式2：

對(duì)數(shù)組部分元素賦初值：如果大括號(hào)里面的值，少于數(shù)組的成員數(shù)量，那么未賦值的成員自動(dòng)初始化為 0 。

int arr[5] = {10, 20, 30};
// 等同于
int arr[5] = {10,20,30, 0, 0};

變形方式3：

將整個(gè)數(shù)組的每一個(gè)成員都設(shè)置為零，最簡(jiǎn)單的方式如下

int a[100] = {0};

錯(cuò)誤方式：

使用大括號(hào)賦值時(shí)，大括號(hào)里面的值不能多于數(shù)組的長(zhǎng)度，否則編譯時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。

int arr[3] = {1,2,3,4};  // 報(bào)錯(cuò)

定義方式3：數(shù)組初始化時(shí)，可以指定為哪些位置的成員賦值。

int arr[15] = {[2] = 10, [5] = 20, [14] = 30};  //非角標(biāo)2、5、14的位置自動(dòng)賦值為0

//等同于
int arr[15] = {[5] = 20, [14] = 30, [2] = 10}; //指定位置的賦值可以不按角標(biāo)從小到大的順序

變形形式1：指定位置的賦值與順序賦值，可以結(jié)合使用。

int arr[15] = {1, [5] = 10, 11, [10] = 20, 21}; //角標(biāo)0、5、6、10、11的位置被賦值

變形形式2：省略成員數(shù)量時(shí)，如果同時(shí)采用指定位置的賦值，那么數(shù)組長(zhǎng)度將是最大的指定位置再加1。

int arr[] = {[2] = 6, [9] = 12};  //此時(shí)數(shù)組的長(zhǎng)度是10

3、一維數(shù)組內(nèi)存分析

3.1 數(shù)組內(nèi)存圖

針對(duì)于如下代碼：

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

對(duì)應(yīng)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)：

說(shuō)明：

1）數(shù)組名，記錄該數(shù)組的首地址，即 a[0]的地址。

2）數(shù)組的各個(gè)元素是連續(xù)分布的，假如 a[0] 地址是0x1122，則a[1]地址= a[0]的地址+int字節(jié)數(shù)(4) = 0x1122 + 4 = 0x1126，后面 a[2] 地址 = a[1]地址 + int 字節(jié)數(shù)(4) = 0x1126 + 4 = 0x112A，依次類推...

3.2 注意事項(xiàng)

C 語(yǔ)言規(guī)定，數(shù)組變量一旦聲明，數(shù)組名指向的地址就不可更改。因?yàn)槁暶鲾?shù)組時(shí)，編譯器會(huì)自動(dòng)為數(shù)組分配內(nèi)存地址，這個(gè)地址與數(shù)組名是綁定的，不可更改。

因此，當(dāng)數(shù)組定義后，再用大括號(hào)重新賦值，是不允許的。下面的代碼會(huì)報(bào)錯(cuò)。

錯(cuò)誤舉例1：

int nums[5];
nums = {22, 37, 3490, 18, 95}; // 使用大括號(hào)賦值時(shí)，必須在數(shù)組聲明時(shí)賦值，否則編譯時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。

錯(cuò)誤舉例2：

int nums[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
nums = {6, 7, 8, 9, 10}; // 報(bào)錯(cuò)

錯(cuò)誤舉例3：

int ints[100];
ints = NULL; //報(bào)錯(cuò)

這也導(dǎo)致不能將一個(gè)數(shù)組名賦值給另外一個(gè)數(shù)組名。

int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
// 寫法一
int b[5] = a; // 報(bào)錯(cuò)
// 寫法二
int b[5];
b = a; // 報(bào)錯(cuò)

上面兩種寫法都會(huì)更改數(shù)組 b 的地址，導(dǎo)致報(bào)錯(cuò)。

3.3 變長(zhǎng)數(shù)組

數(shù)組聲明的時(shí)候，數(shù)組長(zhǎng)度除了使用常量，也可以使用變量或表達(dá)式來(lái)指定數(shù)組的大小。這叫做變長(zhǎng)數(shù)組（variable-length array，簡(jiǎn)稱 VLA）。

方式1：

int n = 10;
int arr[n];

變長(zhǎng)數(shù)組的根本特征是數(shù)組長(zhǎng)度只有運(yùn)行時(shí)才能確定。它的好處是程序員不必在開發(fā)時(shí)，隨意為數(shù)組指定一個(gè)估計(jì)的長(zhǎng)度，程序可以在運(yùn)行時(shí)為數(shù)組分配精確的長(zhǎng)度。

任何長(zhǎng)度需要運(yùn)行時(shí)才能確定的數(shù)組，都是變長(zhǎng)數(shù)組。比如，

int i = 10;
int a1[i];
int a2[i + 5];
int a3[i + k];

注意：變長(zhǎng)數(shù)組在C99標(biāo)準(zhǔn)中被引入，在C11標(biāo)準(zhǔn)中被標(biāo)記為可選特性。某些編譯器可能不支持變長(zhǎng)數(shù)組，或者可能有特定的限制和行為。

方式2：

如果你的編譯器版本不支持變長(zhǎng)數(shù)組，還可以考慮使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配（使用malloc()函數(shù) ）來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)大小的數(shù)組。

分配：

int length = 5;
int *arr = (int *)malloc(length * sizeof(int));

釋放：

free(arr);

4、一維數(shù)組的應(yīng)用

4.1 數(shù)值型數(shù)組特征值統(tǒng)計(jì)

這里的特征值涉及到：平均值、最大值、最小值、總和等

舉例1：定義一個(gè)int型的一維數(shù)組，包含10個(gè)元素，然后求出數(shù)組中的最大值，最小值，總和，平均值，并輸出出來(lái)。

int main() {
    int arr[10] = {34, 54, 2, 32, 54, 57, 3, 32, 87, 43};

    int max = arr[0];//用于記錄數(shù)組的最大值
    int arrLen = sizeof(arr) / sizeof(int);//獲取數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)
    for (int i = 1; i < arrLen; i++) {
        if (max < arr[i]) {
            max = arr[i];
        }
    }
    printf("最大值為：%d\n", max);

    //獲取數(shù)組的最小值
    int min = arr[0];
    for (int i = 1; i < arrLen; i++) {
        if (min > arr[i]) {
            min = arr[i];
        }
    }
    printf("最小值為：%d\n", min);

    //獲取數(shù)組的總和
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < arrLen; i++) {
        sum += arr[i];
    }
    printf("總和為：%d\n", sum);

    //獲取數(shù)組的平均值
    int avg = sum / arrLen;
    printf("平均值為：%d\n", avg);


    return 0;
}

舉例2：評(píng)委打分

分析以下需求，并用代碼實(shí)現(xiàn)：

（1）在編程競(jìng)賽中，有10位評(píng)委為參賽的選手打分，分?jǐn)?shù)分別為：5，4，6，8，9，0，1，2，7，3

（2）求選手的最后得分（去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分后其余8位評(píng)委打分的平均值）

int main() {
    int scores[10] = {5,4,6,8,9,0,1,2,7,3};

    int max = scores[0]; //記錄最高分
    int min = scores[0]; //記錄最低分
    int sum = 0; //記錄總分
    int arrLen = sizeof(scores) / sizeof(int); //記錄數(shù)組長(zhǎng)度
    for(int i = 0;i < arrLen;i++){
        if(max < scores[i]){
            max = scores[i];
        }

        if(min > scores[i]){
            min = scores[i];
        }

        sum += scores[i];
    }
    //計(jì)算平均分
    double avg = (double)(sum - max - min) / (arrLen - 2);

    printf("選手去掉最高分和最低分之后的平均分為：%.2lf\n" , avg);

    return 0;
}

4.2 數(shù)組的復(fù)制

由于數(shù)組名是指針，所以復(fù)制數(shù)組不能簡(jiǎn)單地復(fù)制數(shù)組名。

int a[3] = {10,20,30};
int* b;
b = a;

上面的寫法，結(jié)果不是將數(shù)組 a 復(fù)制給數(shù)組 b ，而是讓 a 和 b 指向同一個(gè)數(shù)組。

正確方式1：使用循環(huán)

這是復(fù)制數(shù)組最簡(jiǎn)單的方法，將數(shù)組元素逐個(gè)進(jìn)行復(fù)制。比如，將數(shù)組 a 的成員逐個(gè)復(fù)制給數(shù)組 b。

#include <stdio.h>

#define LENGTH 3

int main() {
    int a[LENGTH] = {10, 20, 30};
    int b[LENGTH];

    // 復(fù)制數(shù)組 a 到數(shù)組 b
    for (int i = 0; i < LENGTH; i++) {
        b[i] = a[i];
    }

    // 打印數(shù)組 b 的內(nèi)容
    printf("復(fù)制后的數(shù)組 b：");
    for (int i = 0; i < LENGTH; i++) {
        printf("%d ", b[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

正確方式2：使用 memcpy() 函數(shù)

memcpy() 函數(shù)定義在頭文件 string.h 中，直接把數(shù)組所在的那一段內(nèi)存，再?gòu)?fù)制一份。3個(gè)參數(shù)依次為：目標(biāo)數(shù)組、源數(shù)組以及要復(fù)制的字節(jié)數(shù)。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define LENGTH 3

int main() {
    int a[LENGTH] = {10, 20, 30};
    int b[LENGTH];

    // 使用 memcpy 函數(shù)復(fù)制數(shù)組 a 到數(shù)組 b
    memcpy(b, a, LENGTH * sizeof(int));

    // 打印數(shù)組 b 的內(nèi)容
    printf("復(fù)制后的數(shù)組 b：");
    for (int i = 0; i < LENGTH; i++) {
        printf("%d ", b[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

兩種方式對(duì)比：

下面是對(duì)兩種方式進(jìn)行比較的一些要點(diǎn)：

循環(huán)復(fù)制：
- 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單直觀，容易理解和實(shí)現(xiàn)。不需要引入額外的頭文件。
- 缺點(diǎn)：需要編寫循環(huán)代碼來(lái)遍歷數(shù)組并逐個(gè)賦值，相對(duì)而言可能稍顯繁瑣。不適用于復(fù)制大型數(shù)組或復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
memcpy函數(shù)復(fù)制：
- 優(yōu)點(diǎn)：使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供的函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)快速且高效的內(nèi)存復(fù)制。適用于大型數(shù)組或復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)制。可以直接復(fù)制字節(jié)數(shù)，不需要遍歷數(shù)組。
- 缺點(diǎn)：需要包含 <string.h> 頭文件。對(duì)于簡(jiǎn)單的數(shù)組復(fù)制，可能有些過(guò)于繁重。

4.3 數(shù)組元素的反轉(zhuǎn)

實(shí)現(xiàn)思想：數(shù)組對(duì)稱位置的元素互換。

方式1：

代碼實(shí)現(xiàn)

int main() {
    int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //數(shù)組的長(zhǎng)度

    printf("原始數(shù)組：");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    for(int i = 0;i < size / 2;i++){
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[size - 1 - i];
        arr[size - 1 - i] = temp;
    }

    printf("反轉(zhuǎn)后的數(shù)組：");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

方式2：

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5,6,7,8,9};
    int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //數(shù)組的長(zhǎng)度

    printf("原始數(shù)組：");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    int left = 0; // 起始指針
    int right = size - 1; // 結(jié)尾指針

    while (left < right) {
        // 交換起始指針和結(jié)尾指針指向的元素
        int temp = arr[left];
        arr[left] = arr[right];
        arr[right] = temp;

        // 更新指針位置
        left++;
        right--;
    }

    printf("反轉(zhuǎn)后的數(shù)組：");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

4.4 char型數(shù)組與字符串

4.4.1 char型數(shù)組

字符型數(shù)組，顧名思義，數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型為字符型的數(shù)組。

一方面，可以看做普通的數(shù)組，初始化、常用操作如前所述。比如：

char arr[] = {'a','b','c','d'};

另一方面，字符型數(shù)組可以用于存儲(chǔ)字符串。

4.4.2 字符串的使用

"helloworld"
"abc"
"a"
"123"

這種由雙引號(hào)引起來(lái)的一串字符稱為字符串字面值(String Literal)，簡(jiǎn)稱字符串(String)。

通常把""稱為空串，即一個(gè)不包含任意字符的字符串；而" "則稱為空格串，是包含一個(gè)空格字符的字符串。二者不能等同。

C語(yǔ)言沒有專門用于存儲(chǔ)字符串的變量類型，字符串都被存儲(chǔ)在char類型的數(shù)組中。在字符串結(jié)尾，C 語(yǔ)言會(huì)自動(dòng)添加一個(gè)'\0' 的轉(zhuǎn)義字符作為字符串結(jié)束的標(biāo)志，所以字符數(shù)組也必須以 '\0'字符結(jié)束。

聲明方式1：標(biāo)準(zhǔn)寫法

//顯式以'\0'為最后一個(gè)字符元素結(jié)束
char str[] = {'h','e','l','l','o',' ','w','o','r','l','d','\0'};

如果一個(gè)字符數(shù)組聲明如下，由于必須留一個(gè)位置給 \0 ，所以最多只能容納9個(gè)字符的字符串。

char str1[10];

聲明方式2：簡(jiǎn)化寫法

字符串寫成數(shù)組的形式，是非常麻煩的，C 語(yǔ)言提供了一種簡(jiǎn)化寫法。雙引號(hào)之中的字符，會(huì)被自動(dòng)視為字符數(shù)組。

//自動(dòng)在末尾添加'\0'字符
char str1[12] = {"hello world"};  //注意使用雙引號(hào)，非單引號(hào)
//或者
char str2[12] = "hello world";   //可以省略一對(duì){}來(lái)初始化數(shù)組元素

由于字符數(shù)組的長(zhǎng)度可以讓編譯器自動(dòng)計(jì)算，所以聲明時(shí)可以省略字符數(shù)組的長(zhǎng)度：

char str1[] = {"hello world"};
//或者
char str2[] = "hello world";

雙引號(hào)里面的字符串，不用自己添加結(jié)尾字符 \0 ，C 語(yǔ)言會(huì)自動(dòng)添加。所以，代碼中數(shù)組 str1或str2的元素依次為 'h', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '\0'。

字符串對(duì)應(yīng)數(shù)組的長(zhǎng)度

對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)為：

其中，數(shù)組由連續(xù)的存儲(chǔ)單元組成，字符串中的字符被存儲(chǔ)在相鄰的存儲(chǔ)單元中，每個(gè)單元存儲(chǔ)一個(gè)字符。所以，上述兩個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度不是11，而是12。

字符串的長(zhǎng)度

char nation[10]={"China"};

數(shù)組nation的前5個(gè)元素為: ′C′,′h′,′i′,′n′,′a′，第6個(gè)元素為′\0′，后4個(gè)元素也自動(dòng)設(shè)定為空字符。

注意：在計(jì)算字符串長(zhǎng)度的時(shí)候，'\0' 是結(jié)束標(biāo)志，不算作字符串內(nèi)容。

#include <stdio.h>
#include <string.h>    //需要加載此頭文件

int main() {
    char nation[10] = "China";
    printf("%d\n", strlen(nation));     //5
}

區(qū)分：'\0'、0、'0'

字符 '\0' 不同于字符 '0' ，前者的ASCII 碼是0（二進(jìn)制形式 00000000 ），后者的 ASCII 碼是48（二進(jìn)制形式 00110000 ）。

練習(xí)1：字符數(shù)組、字符串的長(zhǎng)度

char s1[50] = "hello";  //聲明1

char s2[] = "hello";    //聲明2

char s3[5] = "hello";   //聲明3

對(duì)于聲明1：賦給的元素的個(gè)數(shù)小于該數(shù)組的長(zhǎng)度，則會(huì)自動(dòng)在后面加 '\0', 表示字符串結(jié)束。所以，字符數(shù)組 s1 的長(zhǎng)度是 50 ，但是字符串“hello”的實(shí)際長(zhǎng)度只有5（不包含結(jié)尾符號(hào) '\0' ），所以后面空出來(lái)的45個(gè)位置，都會(huì)被初始化為 '\0'。

對(duì)于聲明2：字符數(shù)組 s2 的長(zhǎng)度是 6（包含結(jié)尾符號(hào) '\0' ），但是字符串“hello”的實(shí)際長(zhǎng)度只有5。

對(duì)于聲明3：賦給的元素的個(gè)數(shù)等于該數(shù)組的長(zhǎng)度，則不會(huì)自動(dòng)添加 '\0'。但字符串要求以'\0'結(jié)束，所以這種寫法是錯(cuò)誤的，要避免。

練習(xí)2：比較"x"和'x'的不同

書寫形式不同：字符串常量用雙引號(hào)，字符常量用單引號(hào)。
存儲(chǔ)空間不同：在內(nèi)存中，字符常量只占用一個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，而字符串存儲(chǔ)時(shí)自動(dòng)加一個(gè)結(jié)束標(biāo)記'\0'，所以'x'占用1個(gè)字節(jié)，而"x"占用2個(gè)字節(jié)。

二者的操作也不相同。例如，可對(duì)字符常量進(jìn)行加減運(yùn)算，字符串常量則不能。

練習(xí)3：輸出字符數(shù)組

#include <stdio.h>

int main() {

    char str1[]={"China\nBeijing"};
    char str2[] = "helloworld";

    puts(str1);

    puts(str2);

    return 0;
}

【中央財(cái)經(jīng)大學(xué)2018研】若有定義和語(yǔ)句：char s[10]; s="abcd"; printf("%s\n",s);，則結(jié)果是（　）。
A．輸出abcd@#$
B．輸出a
C．輸出abcd
D．編譯不通過(guò)

【答案】D

【解析】在定義一維字符數(shù)組時(shí)，s為數(shù)組名，指向數(shù)組首元素的地址，為地址常量，不可更改，因此語(yǔ)句s＝"abcd"是非法的，編譯不會(huì)通過(guò)。

5、多維數(shù)組

5.1 理解

二維數(shù)組、三維數(shù)組、...都稱為多維數(shù)組。本節(jié)主要講解二維數(shù)組，三維及以上的數(shù)組，以此類推即可。

舉例：公司有3個(gè)攻堅(jiān)小分隊(duì)，每隊(duì)有6名同事，要把這些同事的工資用數(shù)組保存起來(lái)以備查看。

此時(shí)建立數(shù)組salary用于存儲(chǔ)工資，它應(yīng)當(dāng)是二維的。第一維用來(lái)表示第幾分隊(duì)，第二維用來(lái)表示第幾個(gè)同事。例如用salary2,3表示角標(biāo)2對(duì)應(yīng)分隊(duì)的角標(biāo)3對(duì)應(yīng)隊(duì)員的工資。

對(duì)于二維數(shù)組的理解，可以看作是由一維數(shù)組嵌套而成的。即一維數(shù)組array1又作為另一個(gè)一維數(shù)組array2的元素而存在。

5.2 二維數(shù)組的定義方式1

定義方式1：

int a[3][4]; //二維數(shù)組

二維數(shù)組a可看成由三個(gè)一維數(shù)組構(gòu)成，它們的數(shù)組名分別為 a[0]、a[1]、a[2]。這三個(gè)一維數(shù)組各有 4 個(gè)元素，如，一維數(shù)組 a[0] 的元素為 a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]、a[0][3]。二維數(shù)組a共有12個(gè)成員（3 x 4 = 12）。

也可以簡(jiǎn)化理解為：

二維數(shù)組，常稱為矩陣(matrix)。把二維數(shù)組寫成行(row)和列(column)的排列形式，可以形象化地理解二維數(shù)組的邏輯結(jié)構(gòu)。

三維數(shù)組如下：

int arr1[3][4][5]; //三維數(shù)組

技巧：C 語(yǔ)言允許聲明多維數(shù)組，有多少個(gè)維度，就用多少個(gè)方括號(hào)，比如二維數(shù)組就使用兩個(gè)方括號(hào)。

錯(cuò)誤方式：

float a[3,4];  //在一對(duì)方括號(hào)內(nèi)不能寫兩個(gè)下標(biāo)

5.3 二維數(shù)組的內(nèi)存分析

用矩陣形式（如3行4列形式）表示二維數(shù)組，是邏輯上的概念，能形象地表示出行列關(guān)系。而在內(nèi)存中，各元素是連續(xù)存放的，不是二維的，是線性的。

C語(yǔ)言中，二維數(shù)組中元素排列的順序是按行存放的。即：先順序存放第一行的元素，再存放第二行的元素。（最右邊的下標(biāo)變化最快，第一維的下標(biāo)變化最慢）。

舉例，整型數(shù)組b[3][3]在內(nèi)存中的存放：

舉例：關(guān)于長(zhǎng)度

int b[3][3];
printf("%d\n",sizeof(b)); //36
printf("%d\n",sizeof(b)/sizeof(int)); //9

5.4 成員的調(diào)用

格式：數(shù)組名[下標(biāo)] [下標(biāo)]

跟一維數(shù)組一樣，多維數(shù)組每個(gè)維度的第一個(gè)成員也是從 0 開始編號(hào)。

舉例1：給指定索引位置的元素賦值

int arr1[3][5];
//給指定索引位置的元素賦值
arr1[0][0] = 12;
arr1[3][4] = 5;

舉例2：查看數(shù)組元素的地址

int main() {

    int arr2[3][4];

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            printf("&arr2[%d][%d] = %p\n", i, j, &arr2[i][j]);
        }
    }

    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

5.5 二維數(shù)組其它定義方式

定義方式2：聲明與初始化同時(shí)進(jìn)行

多維數(shù)組也可以使用大括號(hào)，在聲明的同時(shí)，一次性對(duì)所有成員賦值。

int a[3][4] = {{1,2,3,4},
               {5,6,7,8},
               {9,10,11,12}};

上例中， a 是一個(gè)二維數(shù)組，這種賦值寫法相當(dāng)于將第一維的每個(gè)成員寫成一個(gè)數(shù)組。

說(shuō)明：這里的地址以十進(jìn)制數(shù)值進(jìn)行的說(shuō)明。

int main() {

    int a[3][4] = {{1,2,3,4},
                   {5,6,7,8},
                   {9,10,11,12}};

    printf("%p\n",a[0]);     //0000006ac71ffd30
    printf("%p\n",a[0] + 1); //0000006ac71ffd34
    printf("%p\n",a[0] + 2); //0000006ac71ffd38
    printf("%p\n",a[0] + 3); //0000006ac71ffd3c
    printf("%p\n",a[0] + 4); //0000006ac71ffd40
    printf("%p\n",a + 1);    //0000006ac71ffd40

    printf("%p\n",a[1]);     //0000006ac71ffd40
    printf("%p\n",a[1] + 1); //0000006ac71ffd44

    return 0;
}

定義方式3：部分元素賦值

多維數(shù)組也可以僅為指定的位置進(jìn)行初始化賦值，未賦值的成員會(huì)自動(dòng)設(shè)置為“零”值。

//指定了 [0][0] 和 [1][1] 位置的值，其他位置就自動(dòng)設(shè)為 0 。
int a[2][2] = {[0][0] = 1, [1][1] = 2};

定義方式4：使用單層大括號(hào)賦值

多維數(shù)組也可以使用單層大括號(hào)賦值。不管數(shù)組有多少維度，在內(nèi)存里面都是線性存儲(chǔ)。對(duì)于a[2][2]來(lái)說(shuō)， a[0][0] 的后面是 a[0][1] ，再后面是a[1][0] ，以此類推。

int a[2][2] = {1, 0, 0, 2};  //會(huì)自動(dòng)匹配到各行各列

定義方式5：方式4的簡(jiǎn)化

在方式4的基礎(chǔ)上，如果對(duì)全部元素賦值，那么第一維的長(zhǎng)度可以不給出。

//int a[2][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; 
//可以寫為：
int a[][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; 
//也可以寫為：
int a[][3] = {{1, 2, 3},{4, 5, 6}}; //行數(shù)自然判定為2

練習(xí)：下面哪些賦值操作是正確的？（都對(duì)）

int arr1[3][2]={{1,2},{3,4},{5,6}};  //對(duì)應(yīng)定義方式2

int arr2[3][2]={1,2,3,4,5,6};  //對(duì)應(yīng)定義方式4

int arr3[][2]={1,2,3,4,5,6};  //對(duì)應(yīng)定義方式5

int arr4[][2]={{1,2},{3,4},{5,6}}; //對(duì)應(yīng)定義方式5

int arr5[][2]={1,2,3,4,5};  //對(duì)應(yīng)定義方式5。未顯式賦值的位置默認(rèn)賦值為0

錯(cuò)誤方式：在定義二維數(shù)組時(shí)，必須指定列數(shù)（即一行中包含幾個(gè)元素）

int array[][];  //錯(cuò)誤，必須指定列數(shù)
int array[3][]; //錯(cuò)誤，必須指定列數(shù)

【武漢科技大學(xué)2019研】以下能對(duì)數(shù)組value進(jìn)行正確初始化的語(yǔ)句是（　　）。
A．int value[2][]＝{{1，1}，{2，2}}；
B．int value[][3]＝{{1，，3}，{4，5，6}}；
C．int value[2][3]＝{1，2，3，4，5，6}；
D．int value[][3]＝{{1}，{4，6，}}；

【答案】C

【解析】二維數(shù)組的定義必須指定列數(shù)，可以不用指定行數(shù)，A錯(cuò)誤；數(shù)組value為int型數(shù)組，不能給數(shù)組里面的元素賦空值，BD錯(cuò)誤，答案選C。

5.6 舉例

舉例1：獲取arr數(shù)組中所有元素的和

提示：使用for的嵌套循環(huán)即可。

#include <stdio.h>


#define ROWS 3
#define COLS 4

int main() {

    int arr[ROWS][COLS] = {{3, 5, 8},
                           {12, 9},
                           {7, 0, 6, 4}};

    int sum = 0;//記錄總和

    for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
        for (int j = 0; j < COLS; j++) {
            sum += arr[i][j];
        }
    }

    printf("總和為%d\n", sum);
    return 0;
}

舉例2：求二維數(shù)組最大值以及對(duì)應(yīng)的行列角標(biāo)

#include <stdio.h>

#define ROWS 3
#define COLS 4

int main() {
    int a[ROWS][COLS] = {{1,   2,  3,  4},
                         {9,   8,  7,  6},
                         {-10, 10, -5, 2}};

    int maxValue = a[0][0];
    int maxRow = 0;
    int maxCol = 0;

    for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
        for (int j = 0; j < COLS; j++) {
            if (maxValue < a[i][j]) {
                maxValue = a[i][j];
                maxRow = i;
                maxCol = j;
            }
        }
    }

    printf("最大值: %d\n", maxValue);
    printf("對(duì)應(yīng)的行索引: %d\n", maxRow);
    printf("對(duì)應(yīng)的列索引: %d\n", maxCol);

    return 0;
}

舉例3：將一個(gè)二維數(shù)組行和列的元素互換，存到另一個(gè)二維數(shù)組中。

a[i][j] ---> b[j][i]

#include <stdio.h>

#define ROWS 2
#define COLS 3

int main() {
    int a[ROWS][COLS] = {{1, 2, 3},
                         {4, 5, 6}};
    int b[COLS][ROWS];
    printf("數(shù)組 a:\n");
    for (int i = 0; i < ROWS; i++) { //處理a數(shù)組中的一行中各元素
        for (int j = 0; j < COLS; j++) { //處理a數(shù)組中某一列中各元素
            printf("%5d", a[i][j]); //輸出a數(shù)組的一個(gè)元素
        }
        printf("\n");
    }

    for (int i = 0; i < ROWS; i++) { //處理a數(shù)組中的一行中各元素
        for (int j = 0; j < COLS; j++) { //處理a數(shù)組中某一列中各元素
            b[j][i] = a[i][j]; //將a數(shù)組元素的值賦給b數(shù)組相應(yīng)元素
        }
    }

    printf("數(shù)組 b:\n"); //輸出b數(shù)組各元素
    for (int i = 0; i < COLS; i++) { //處理b數(shù)組中一行中各元素
        for (int j = 0; j < ROWS; j++) //處理b數(shù)組中一列中各元素
            printf("%5d", b[i][j]); //輸出b數(shù)組的一個(gè)元素
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

舉例4：二維char型數(shù)組

將"Apple"、"Orange"、"Grape"、"Pear"、"Peach"存儲(chǔ)在數(shù)組中。

char fruit[][7]={"Apple","Orange","Grape","Pear","Peach"};

對(duì)應(yīng)圖示：

舉例5：使用二維數(shù)組打印一個(gè) 10 行楊輝三角。

提示：

第一行有 1 個(gè)元素, 第 n 行有 n 個(gè)元素
每一行的第一個(gè)元素和最后一個(gè)元素都是 1
從第三行開始, 對(duì)于非第一個(gè)元素和最后一個(gè)元素的元素。即：
```
yanghui[i][j] = yanghui[i-1][j-1] + yanghui[i-1][j];
```

#include <stdio.h>

#define ROWS 10

int main() {
    int yangHui[ROWS][ROWS];


    for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
        //初始化第一列和對(duì)角線上的元素為1
        yangHui[i][0] = 1;
        yangHui[i][i] = 1;
        //給其他位置元素賦值
        for (int j = 1; j < i; j++) {
            yangHui[i][j] = yangHui[i - 1][j - 1] + yangHui[i - 1][j];
        }
    }

    // 打印楊輝三角
    for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
        // 打印每行的元素
        for (int j = 0; j <= i; j++) {
            printf("%5d ", yangHui[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }

    return 0;
}

【華南理工大學(xué)2018研】以下數(shù)組定義中不正確的是（　　）。
A．int a[2][3]；
B．int b[][3]＝{0}；
C．int c[100][100]＝{0}；
D．int d[3][]＝{{1}， {1， 2， 3}，{1}}；

【答案】D

【解析】定義二維數(shù)組時(shí)一定要指定數(shù)組的列數(shù)，可以不指定數(shù)組的行數(shù)，D錯(cuò)誤。

posted @ 2024-03-10 11:10 鹿之魚閱讀(68) 評(píng)論(0) 收藏舉報(bào)

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