c语言从入门到实战——数组

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了c语言从入门到实战——数组。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。


前言

C语言数组是一种用来存储相同类型元素的数据结构,它由一组连续内存空间组成,并且每个元素的大小相同。这些数据按照一个固定的顺序排列。数组可以有一个或多个维度,每个维度的大小必须是正整数。

小编想说:不要害怕追随你的梦想,因为成功只会往那些敢于梦想并且敢于去追求梦想的人身上涌来。只有不停奋斗,才能拥有更美好的未来。希望读者可以在编程这条路上走得越来越远。


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见的是二维数组。

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
  • arr_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,可以按照变量名称是怎么定义的来定义。

在C语言中,变量名称定义需要遵守以下原则:

  1. 变量名称可以由字母、数字和下划线组成,但不可以以数字开头
  2. 变量名称是区分大小写的,即变量名abcABC是不同的变量。
  3. 变量名称应该具有描述性,能够清晰地表达变量的含义。
  4. 变量名不应该与C语言的关键字(如if, for, int, char等)相同。
  5. 变量名称应该避免使用单个字符作为变量名,除非这个变量是循环计数器或临时变量。
  6. 变量名称应该使用驼峰式大小写或下划线命名法,其中驼峰式大小写是指首单词小写,后续单词首字母大写,例如firstName, lastName;下划线命名法是指单词之间用下划线分隔,例如first_name, last_name
  7. 变量名称应该尽量简洁明了,不要过于复杂。
  • [ ] 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值,这种就称为初始化的。
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};
数组元素和下标

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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:
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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:
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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;
}

输入和输出结果:
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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:
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从输出的结果我们分析,数组随着下标的增长,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。

数组元素在内存中是连续存放的

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栈区的默认使用,是先使用高地址的空间,在使用低地址的空间,数组在系统空间中的存放,在系统空间中,VS2022会先根据你定义的数组范围定义一段空间,然后按照这段空间从高地址向下排,在数组空间内,里面的元素是从低地址向高地址来排序的。
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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。

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
除此之外我们还可以使用strlen()函数,strlen()函数是包含在string.h头文件里的库函数,在使用前需要引用头文件。

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

6. 二维数组的创建

6.1 二维数组得概念

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。

整型、整型一维数组、整型二维数组

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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

其他类型的数组意思基本一致。

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};

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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};

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7.3 按照行初始化

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

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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}};

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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};

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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:
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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:
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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:
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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]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:

二维数组的每一行在内存中连续存放

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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,有时候数组太大了浪费空间,有时候数组又小了不够用的。

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。

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。

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,可以看一下。

  • 我们可以在VS code 导入c语言模块,通过这个模块来使用gcc编译
  • 我们也可以直接在Dev-C++使用,Dev-C++使用的就是gcc编译
#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
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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>
#include <string.h>//strlen函数
#include <Windows.h>//Sleep函数
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);//睡眠函数
        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比较大小的时候可能存在问题,可以使用下面的方式:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-738202.html

 mid = left+(right-left)/2;

到了这里,关于c语言从入门到实战——数组的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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