C语言数组学习

C语言中的数组是非常重要的一个概念，它允许我们存储一组相同类型的数据。通过系统学习数组的基本概念、定义、使用方法及常见操作，能够帮助你更好地掌握它。我们将从数组的基础知识开始，逐步深入，提供练习与示例。

1. 数组的概念

数组是一种数据结构，用来存储一组相同类型的元素。每个元素在内存中是连续存储的，且可以通过数组的下标进行访问。
数组的大小是在定义时确定的，不能在程序运行时改变。

一维数组

一维数组是最基础的数组形式，表示一个线性的元素列表。

语法：

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type array_name[array_size];

例如，定义一个包含5个整数的一维数组：

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int numbers[5];  // 定义一个可以存储5个整数的数组

也可以在定义时初始化数组：

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

二维数组

二维数组可以看作是表格形式的数据结构，即行和列的组合。

语法：

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type array_name[rows][columns];

例如，定义一个3行4列的二维数组：

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int matrix[3][4];

也可以在定义时初始化：

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

数组下标

数组的元素是通过下标访问的。数组的下标是从0开始的，数组的第一个元素的下标是0，最后一个元素的下标是数组大小 - 1。

例如，访问numbers[5]中的第三个元素：

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int third_element = numbers[2];  // 下标从0开始，访问第三个元素

2. 数组的常见操作

数组的常见操作包括遍历、查找、排序等。在数组上进行操作时，通常需要使用循环来访问每个元素。

(1) 遍历数组

可以使用for循环遍历数组中的每个元素。

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#include <stdio.h>

int main() {
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 遍历数组
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    return 0;
}

(2) 查找数组中的最大值或最小值

查找最大值或最小值是一个经典问题。通过遍历数组并记录当前的最大或最小值，可以很容易实现。

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#include <stdio.h>

int main() {
    int numbers[5] = {1, 22, 3, 44, 5};
    int max = numbers[0];  // 假设第一个元素是最大值
    
    for (int i = 1; i < 5; i++) {
        if (numbers[i] > max) {
            max = numbers[i];  // 更新最大值
        }
    }
    
    printf("数组中的最大值是: %d\n", max);
    return 0;
}

(3) 数组元素的交换

在处理数组时，有时需要交换两个元素的值。可以使用一个临时变量来实现交换操作。

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#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    int temp;

    temp = a;
    a = b;
    b = temp;

    printf("交换后的a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

(4) 反转数组

通过遍历数组并交换对称位置的元素，可以反转数组的内容。

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#include <stdio.h>

int main() {
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int n = 5;

    // 反转数组
    for (int i = 0; i < n / 2; i++) {
        int temp = numbers[i];
        numbers[i] = numbers[n - i - 1];
        numbers[n - i - 1] = temp;
    }

    // 输出反转后的数组
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }

    return 0;
}

3. 多维数组

C语言支持多维数组。除了常见的二维数组，还可以定义三维或更高维的数组。

例如，定义一个2x3x4的三维数组：

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int array[2][3][4];

在多维数组中，使用多个下标来访问元素。例如，访问array[1][2][3]：

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int value = array[1][2][3];  // 访问第二个组的第三行第四列

4. 数组和函数

数组可以作为参数传递给函数，通常传递的是数组的指针（即数组的首地址）。你可以通过函数修改数组的内容。

数组作为函数参数

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#include <stdio.h>

void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printArray(numbers, 5);  // 将数组和大小传递给函数
    return 0;
}

修改数组元素

因为数组传递的是指针，所以可以通过函数修改数组的内容。

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#include <stdio.h>

void modifyArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] = arr[i] * 2;  // 修改数组中的每个元素
    }
}

int main() {
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    modifyArray(numbers, 5);  // 修改数组的内容
    
    // 输出修改后的数组
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    return 0;
}

5. 动态数组

在C语言中，数组的大小是固定的，但有时我们希望在程序运行时动态分配数组。可以使用malloc()函数从堆内存中动态分配空间。

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int n;
    printf("请输入数组大小: ");
    scanf("%d", &n);

    // 动态分配数组
    int *arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));

    // 初始化并输出数组
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = i + 1;
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    // 释放动态分配的内存
    free(arr);

    return 0;
}

6. 数组专题练习

(1) 数组求和

编写一个程序，计算数组所有元素的和。

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#include <stdio.h>

int main() {
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int sum = 0;
    
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        sum += numbers[i];
    }
    
    printf("数组的和为: %d\n", sum);
    return 0;
}

(2) 找到数组中的最大和最小元素

编写一个程序，找到数组中的最大和最小值。

7. 学习总结

从基础开始：先理解数组的基本概念，然后逐步学习一维数组、二维数组，再到更复杂的多维数组。
多做练习：通过遍历、查找、排序等经典问题巩固数组操作。
动态数组：在需要灵活处理内存时，学习使用动态数组。

通过这些知识，初学者能够逐步掌握数组的概念与操作。可以从简单的数组声明与遍历开始，然后挑战更复杂的多维数组与动态数组操作。