初阶C语言-数组

一口⁵个团子2023-08-03 13:00

"少年没有偏旁，自己便是华章！" 今天我们继续一起来学习一下数组的相关知识点。

数组

1.一维数组的创建和初始化

什么是数组呢？ 数组是一组相同类型元素的集合。

1.1 数组的创建

c 复制代码 
//数组的创建
//type_t arr_name [const_n]
//type_t 是数组的元素类型
//arr_name是数组名
//const_n是一个常量表达式，用来指定数组的大小
c 复制代码 
//数组创建的示例：
//C99之前数组只能是常量指定大小，C99之后引用了变长数组的概念，数组的大小可以使用变量指定的
//但是VS2019不支持C99的变长数组的
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr1[10];
	int arr2[3 + 2];
	char arr3[8];
	return 0;
}

1.2 数组的初始化

数组的初始化是指：在创建数组的同时给数组的内容一些合理初始值（初始化）。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr1[10] = { 1,2,3 };//不完全初始化，剩余元素初始化为0
	int arr2[4] = { 1,2,3,4 };//完全初始化
	char arr3[] = { 'a','b','c' };//数组在创建的时候如果想不指定数组的确定的大小就得初始化。数组的元素个数根据初始化的内容来确定。
	char arr4[] = { 'a',98,'c' };
	char arr5[] = { "abcdefgh" };
	return 0;
}



这里，我们要区分以下用字符给数组初始化和用字符串给数组初始化，通过监视，我们可以发现用字符串给数组初始化是有'\0'的。

1.3 一维数组的使用

对于数组的使用，我们之前介绍了一个操作符：[],下标引用操作符。它其实就是数组访问的操作符。

c 复制代码 
//一维数组的使用
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//            0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
	//注意：数组的下标是从0开始的
	printf("%d\n", arr[6]);//相应的下标就会对应相应的数组元素
	return 0;
}

那如果我们想打印出数组的全部元素应该怎么做呢？难道要使用10个printf语句吗？这里，显然是不可能的，这个时候，我们就要想到使用for循环来解决问题。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//            0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
	int sz=sizeof(arr)/sizeof(arr[0])-1;
	int i = 0;//做下标
	for (i = 0; i <= sz; i++)//数组的元素是通过下标来访问的
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

刚刚我们只是用下标来打印数组的元素，如果我们想把数组的元素的值改掉，应该怎么做呢？

比如我们现在要把数组元素改为10 9 8 7 6 5 4 3 2 1，应该怎么改代码呢？

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

1.4 一维数组在内存中的存储

想要知道数组在内存中的存储，打印出它们的地址就能很好的观察了。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("&arr[%d] = %p\n", i, &arr[i]);
	}
	return 0;
}


注：通过仔细观察，我们知道，随着数组下标的增长，元素的地址，也在有规律的递增，因此，数组在内存中是连续存放的。

因此，我们只要知道了数组的首地址，通过遍历，就能访问数组的全部元素了。

2. 二维数组的创建和初始化

2.1二维数组的创建

c 复制代码 
char arr1[3][5]；//第一个表示行第二个表示列
int arr2[3][5]；
int arr3[2][3]；

2.2二维数组的初始化

c 复制代码 
//二维数组的初始化
#include <stdio.h>
int main()
{
	char arr1[3][5] = { 0 };
	int arr2[3][5] = { {1,2,3,4,5},{6,7,8,9, 8},{1,2,3,4,5}};
	int arr3[2][3] = { {1,2},{3,4} };
	int arr4[][4] = { {1,2},{1,2,3,4} };//二维数组如果有初始化，行可以省略，列不能省略
	return 0;
}

2.3二维数组的使用

二维数组的使用也是通过下标的访问。

c 复制代码 
int arr2[3][5] = { {1,2,3,4,5},{6,7,8,9, 8},{1,2,3,4,5}};

对于这样的一个二维数组，我们假想中它的排列是这样的：

那么我们可以看到，通过对应的行号和列号的下标就能访问到对应的元素了。那么，如果我们想打印出二维数组的全部元素，应该怎么做呢？

c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[2][3] = { {1},{2,3} };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 2; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 3; j++)
		{
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
	}
	return 0;
}

2.4二维数组在内存中的存储

像一维数组一样，我们可以尝试打印二维数组每个元素的地址。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[2][3] = { {1},{2,3} };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 2; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 3; j++)
		{
			printf("&arr[%d][%d] = %p\n",i,j,&arr[i][j]);
		}
	}
	return 0;
}


注：通过仔细观察，我们知道，随着数组下标的增长，元素的地址，也在有规律的递增，因此，二维数组在内存中是连续存放的。

因此，二维数组在内存中的存储应该是这样的：也可以将二维数组理解为一维数组的数组。如下图所示的a[0]和a[1]可以理解为二维数组拆分成的两个一维数组名。

3.数组越界

数组的下标是有范围限制的，数组的下标规定是从0开始的，如果数组有n个元素，最后一个元素的下标就是n-1.所以数组的下标如果小于0，或者大于n-1，就是数组越界访问，超出了数组合法空间的访问。C语言本身是不做数组下标的越界检查，编译器也不一定为报错，但是编译器不报错，并不意味着程序就是正确的，所以程序员写代码的时候，最好自己做越界检查。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[2][3] = { {1},{2,3} };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 2; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j <= 3; j++)//我们发现这里列存在越界行为，但是编译器并没有报错
		{
			printf("arr[%d][%d] = %d\n", i, j, arr[i][j]);
		}
	}
	return 0;
}

正确的写法是什么样的呢？

c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[2][3] = { {1},{2,3} };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 2; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 3; j++)
		{
			printf("arr[%d][%d] = %d\n", i, j, arr[i][j]);
		}
	}
	return 0;
}


注：二维数组的行和列也可能存在越界。

4.数组作为函数参数

往往我们在写代码的时候，会将数组作为参数传个函数。比如：我要实现一个冒泡排序。

冒泡排序的思想：两两相邻的元素进行比较。

假设我们这里现在有10 9 8 7 6 5 4 3 2 1这十个数，如果我们希望通过冒泡排序实现升序应该怎么做呢？

不难发现，想要排十个数，我们最多要冒泡九次，那么我们一起来用代码演示一下这个过程吧！

c 复制代码 
//冒泡排序
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr1[] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j <sz-i-1 ; j++)
		{
			if(arr1[j]>arr1[j+1])
			{
				int t = arr1[j];
				arr1[j] = arr1[j + 1];
				arr1[j + 1] = t;
			}
		}
	}
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}

前面我们也学习了函数，这里我们能不能设计一个冒泡排序的函数呢？

c 复制代码 
#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[])
{
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int t = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = t;
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr1[] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
	bubble_sort(arr1);
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}

可能我们一开始想到的代码是这样的，那么这样写对不对呢？

我们发现，这并没有帮我们实现升序的功能！那么，到底是哪里出现问题了呢？

通过调试，我们发现在冒泡函数里求数组元素个数sz方面出现了问题，这到底是为什么呢？这就是涉及到用数组作为函数的参数，到底传的是什么呢？传的是整个数组吗？这里，我们就需要来认识一下数组名！

4.2数组名是什么？

通常来说，数组名是数组首元素的地址。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("%p\n", arr);
	printf("%p\n", &arr[0]);
	return 0;
}

注：通常的说，数组名就是数组的首地址。但是，存在两个例外：
1.sizeof(数组名)，这里的数组名就表示整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节。
2.&数组名,这里的数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址。
除此之外，所有遇到的数组名都是数组的首地址。</font

同样，对上面的知识有所了解之后，我们就可以发现刚刚冒泡排序出问题的地方：

c 复制代码 
//数组名作为函数参数（错误）
#include <stdio.h>
//应该使用指针来接收
void bubble_sort(int arr[])//本质是指针
{
	int i = 0;
	//数组名作为函数的参数传过去的是数组的首地址，没办法求数组元素个数。
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//4/4=1
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int t = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = t;
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr1[] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
	bubble_sort(arr1);//这里的arr1不是两种特殊的情况，就是数组首元素的地址
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}

4.3冒泡排序函数的正确设计

当数组传参的时候，实际上只是把数组的首元素的地址传过去了。所以即使在函数的参数部分写成数组的形式：int arr[]表示的依然是一个指针：int *arr.所以，这里我们考虑直接在主函数内部求出sz，在冒泡排序的函数内直接用就行。

c 复制代码 
//数组名作为函数参数（正确）
#include <stdio.h>
//void bubble_sort(int *arr,int sz)
void bubble_sort(int arr[],int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int t = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = t;
			}
		}
	}
}

int main()
{
	int arr1[] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
	int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
	bubble_sort(arr1,sz);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}

我们发现，这样就解决了刚刚的问题啦！

好啦，关于数组的知识点到这里就结束啦，后期会继续更新C语言相关知识点，欢迎大家持续点赞、关注和评论！大家多多支持团子呀！

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