c语言-----数组

yuanbenshidiaos2024-12-20 12:53

  1. 基本概念

    • 数组是C语言中一种用于存储多个相同类型数据的数据结构。这些数据在内存中是连续存储的，可以通过索引（下标）来访问数组中的各个元素。数组的索引从0开始，这是C语言的规定。例如，一个有n个元素的数组，其索引范围是从0到n - 1。

  2. 一维数组

    • 定义和初始化
      • 定义方式 ：
        • 数据类型 数组名[数组大小];
        • 例如：int arr[5];，这就定义了一个名为arr的整型数组，它可以存储5个整数。
      • 初始化方法 ：
        • 可以在定义数组时进行初始化。例如：int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};，将数组arr的5个元素分别初始化为1、2、3、4、5。
        • 如果初始化时提供的初始值个数少于数组大小，剩下的元素会被自动初始化为0（对于数值类型）或\0（对于字符数组）。例如：int arr[5] = {1, 2};，则arr[2]、arr[3]和arr[4]会被初始化为0。
        • 也可以省略数组大小，让编译器根据初始值的个数来确定数组大小。例如：int arr[] = {1, 2, 3};，此时数组arr的大小为3。
    • 元素访问
      • 通过索引访问数组元素，格式为数组名[索引]。例如，对于前面定义的arr数组，arr[0]表示第一个元素，其值为1；arr[3]表示第四个元素，其值为4。
    • 示例代码 - 计算一维数组元素的平均值
c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        sum += arr[i];
    }
    double average = (double)sum / 5;
    printf("数组元素的平均值为：%lf\n", average);
    return 0;
}
 - **解释**：
   - 首先定义并初始化了一个包含5个整数的数组`arr`。然后通过一个`for`循环，从索引0到4遍历数组，将每个元素的值累加到变量`sum`中。最后计算平均值，将`sum`转换为双精度浮点数后除以元素个数5，并将结果存储在`average`变量中，通过`printf`函数输出平均值。
  1. 二维数组
    • 定义和初始化
      • 定义方式 ：
        • 数据类型 数组名[行数][列数];
        • 例如：int matrix[3][4];，定义了一个名为matrix的二维整型数组，它有3行4列，总共可以存储3 * 4 = 12个整数。
      • 初始化方法 ：
        • 按行初始化。例如：int matrix[3][4] = {``{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}};，这是最直观的初始化方式，将数组的每一行用花括号括起来，分别初始化每一行的元素。
        • 也可以省略第一维（行数）的大小，让编译器根据初始化值的行数来确定。例如：int matrix[][4] = {``{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}};，此时编译器会根据提供的两行初始化值确定数组有2行。
    • 元素访问
      • 通过两个索引来访问元素，格式为数组名[行索引][列索引]。例如，对于前面定义的matrix数组，matrix[1][2]表示第二行（索引从0开始，所以是1）第三列（索引从0开始，所以是2）的元素，其值为7。
    • 示例代码 - 打印二维数组
c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main() {
    int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}};
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
 - **解释**：
   - 定义并初始化了一个`3x4`的二维数组`matrix`。然后使用嵌套的`for`循环来访问数组元素。外层`for`循环控制行数，从0到2；内层`for`循环控制列数，从0到3。在每次内层循环中，通过`printf`函数输出当前元素的值，并在每个元素后添加一个空格。每一行的元素输出完后，通过`printf("\n")`换行，最终打印出整个二维数组。
  1. 字符数组和字符串
    • 字符数组的定义和初始化
      • 定义方式与其他数组类似。例如：char str[10];，定义了一个可以存储10个字符的字符数组。
      • 初始化可以直接赋值字符。例如：char str[5] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};，这就将字符数组str的前5个元素分别初始化为H、e、l、l、o。
    • 字符串的概念和存储
      • 在C语言中，字符串是以\0（空字符）结尾的字符序列。当把一个字符串赋值给字符数组时，编译器会自动在字符串末尾添加\0。例如：char str[] = "Hello";，这个字符数组实际上存储了Hello\0，\0用于标记字符串的结束。
    • 字符串处理函数
      • strcpy()函数：用于将一个字符串复制到另一个字符数组中。例如：char str1[10], str2[] = "World"; strcpy(str1, str2);，这就将str2中的字符串复制到了str1中。
      • strcat()函数：用于将一个字符串连接到另一个字符数组中的字符串后面。例如：char str1[20] = "Hello"; char str2[] = " World"; strcat(str1, str2);，结果str1中的字符串变为Hello World。
      • strlen()函数：用于计算字符串的长度（不包括\0）。例如：char str[] = "Hello"; int len = strlen(str);，则len的值为5。
        以下是关于C语言数组的详细介绍：

一维数组

  • 创建与初始化 ：
    • 创建格式为type_t arr_name[const_n];，其中type_t是数组元素类型，const_n是常量表达式，用于指定数组大小。例如int arr[5];创建了一个包含5个int类型元素的数组.
    • 初始化有多种方式，如下表所示：
      |初始化方式|示例|说明|

|完全初始化|int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};|数组的每个元素都被明确赋值|

|不完全初始化|int arr[5] = {1, 2, 3};|只初始化了前三个元素，剩余元素默认初始化为0|

|省略数组长度初始化|int arr[] = {1, 2, 3, 4};|编译器根据初始化元素的个数确定数组长度为4|

  • 内存布局 ：一维数组在内存中是连续存储的，每个元素之间的地址差是sizeof(element_type)个字节，其中element_type是数组元素的数据类型。例如，对于int arr[5]，假设arr[0]的地址是0x1000，那么arr[1]的地址是0x1000 + sizeof(int)，以此类推.
  • 数组名的含义 ：数组名在大多数情况下代表数组的首地址，是一个常量指针。但在sizeof操作符中，sizeof(arr)计算的是整个数组的大小；在&arr操作中，得到的是整个数组的地址.
  • 遍历方式 ：通常使用for循环遍历一维数组，如下所示：
c 复制代码 
#include <stdio.h>

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

也可以使用指针的方式遍历，如下所示：

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *p = arr;
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", *p);
        p++;
    }
    return 0;
}
  • 作为函数参数：当一维数组作为函数参数传递时，实际上传递的是数组的首地址，函数中对数组的操作会影响到原始数组。例如：
c 复制代码 
#include <stdio.h>

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

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printArray(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
    return 0;
}

二维数组

  • 创建与初始化 :
    • 创建格式为type_t arr_name[num_rows][num_cols];，例如int arr[3][4];创建了一个包含3行4列共12个int类型元素的二维数组。
    • 初始化方式如下表所示：
      |初始化方式|示例|说明|

|按行初始化全部元素|int arr[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} };|明确地为每一行的元素赋值|

|部分初始化|int arr[3][4] = { {1, 2}, {5, 6, 7} };|第一行前两个元素初始化为1和2，其余自动为0；第二行前三个元素初始化为5、6、7，第四个元素自动为0|

|完全由0组成的数组|int arr[3][4] = {0};|所有元素都初始化为0|

|省略行初始化|int arr[][4] = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} };|编译器根据初始化列值的数量计算数组的行数|

  • 内存布局 ：二维数组在内存中也是连续存储的，同一行的元素地址相差sizeof(element_type)个字节，不同行首元素之间的地址差为num_cols * sizeof(element_type) ，其中num_cols是二维数组的列数，element_type是数组元素的数据类型.
  • 使用方式：通过下标来访问二维数组元素，第一个下标表示行，第二个下标表示列，且下标均从0开始。例如：
c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[3][4] = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} };
    printf("%d\n", arr[1][2]);  // 输出第二行第三列的元素7
    return 0;
}

同样可以使用嵌套的for循环遍历二维数组，如下所示：

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[3][4] = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} };
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            printf("%d ", arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
  • 作为函数参数：二维数组作为函数参数时，函数形参的声明可以指定第二维的大小，第一维的大小可以省略，但在函数内部访问数组元素时，需要确保不越界。例如：
c 复制代码 
#include <stdio.h>

void print2DArray(int arr[][4], int num_rows) {
    for (int i = 0; i < num_rows; i++) {
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            printf("%d ", arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

int main() {
    int arr[3][4] = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} };
    print2DArray(arr, 3);
    return 0;
}

字符数组

  • 创建与初始化 ：字符数组的创建方式与其他类型的数组类似，例如char str[10];创建了一个包含10个字符元素的字符数组。初始化可以使用字符常量逐个初始化，也可以使用字符串常量初始化，如下表所示：
    |初始化方式|示例|说明|

|逐个字符初始化|char str[5] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'};|明确地为每个字符元素赋值|

|使用字符串常量初始化|char str[6] = "hello";|使用字符串常量初始化字符数组，字符串末尾会自动添加'\0'作为结束标志|

  • 特殊之处 ：由于字符串是以'\0'作为结束标志的字符序列，所以在处理字符数组时，需要注意字符串操作函数对'\0'的依赖。例如，strlen函数用于计算字符串的长度，不包括'\0'；而sizeof函数计算的是字符数组的大小，包括'\0'.
  • 常用操作 ：常见的字符数组操作包括字符串复制、连接、比较等，C语言提供了相应的标准库函数来实现这些操作，如strcpy、strcat、strcmp等。例如：
c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char str1[10] = "hello";
    char str2[10];
    strcpy(str2, str1);
    printf("%s\n", str2);

    char str3[20] = "world";
    strcat(str1, str3);
    printf("%s\n", str1);

    int result = strcmp(str1, "helloworld");
    if (result == 0) {
        printf("两个字符串相等\n");
    } else {
        printf("两个字符串不相等\n");
    }

    return 0;
}
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