数组和指针基础

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。

一维数组的创建和初始化

一维数组的创建

一维数组创建的基本语法如下：

C 复制代码

type arr_name[常量值];

一维数组的初始化

有时候，数组在创建的时候，我们需要给定一些初始值，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。

C 复制代码

//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}

一维数组的类型

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：

C 复制代码

  int arr1[10]; // arr1 数组的类型是 int [10]
float arr2[12]; // arr2 数组的类型是 int [12]
 char ch[5];    // arr3 数组的类型是 int [5]

说明：相应用符号描述述一个数据类型，其中不仅要包含其类型信息，还要包含其大小信息。

例如：int arr1 $10$ 的数据类型，其中 int 只表明了其类型和单元格大小，所以想完整描述应该还要带上 $10$ → int $10$ 。

进一步思考：一个整形数组，其中元素的类型是什么？这个数组的类型是什么？

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？

一维数组下标

C 复制代码

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

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：

C 复制代码

#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：

一维数组的输出

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：

C 复制代码

#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;
}

输出结果：

一维数组的输入

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：

C 复制代码

#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[10] = {0}; // 将所有元素初始化为 0
    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;
}

输出结果：

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。

sizeof是C语言中的一个关键字，可以计算类型或者变量大小的，其实sizeof也可以计算数组的大小。

C 复制代码

#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，这是因为sizeof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。

C 复制代码

#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：

C 复制代码

#include <stido.h>

int main()
{
    int arr[10] = {0};
    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    printf("%d\n", sz);
}

这里的结果是：10，表示数组有10个元素。

以后在代码中需要数组元素个数的地方就不用固定写死了，使用上面的计算，不管数组怎么变化，计算出的大小也就随着变化了。

二维数组的创建和初始化

二维数组的概念

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。

二维数组的创建

那我们如何定义⼆维数组呢？语法如下：

C 复制代码

type arr_name[常量值1][常量值2];

例如：
int arr[3][5];
double data[2][8];

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

data数组意思基本一致。

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。

不完全初始化

C 复制代码

int arr1[3][5] = {1,2};
int arr2[3][5] = {0};

完全初始化

C 复制代码

int arr3[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};

按行初始化

C 复制代码

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

初始化规则

初始化时可以省略行，不能省略列

C 复制代码

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}};

二维数组的使用

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：

C 复制代码

int arr[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};

二维数组的输入输出

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。

C 复制代码

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[3][5] = {0};
    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;
}

输出结果：

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。

C 复制代码

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，有时候数组大了浪费空间，有时候数组又小了不够用的。

于是 C99 中给一个变长数组的新特性，允许我们可以使用变量指定数组大小。请看下面的代码：

C 复制代码

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便估一个数组长度，程序可以在运行时为数组分配精确的长度。

这里有一个比较迷惑的点：变长数组的意思是，数组大小可以用变量来指定；在程序运行时，根据变量的大小来决定数组的元素个数，而不是说数组的大小本身可以变。数组大小一旦确定，就不能再改变了。

因为变长数组不是本节重点，大家参考以下代码，了解一下即可。

C 复制代码

#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;
}

数组练习

练习1：多个字符从两端移动，向中间汇聚

这题比较特殊，具体培训时可以先用参考答案演示一遍，再给出以下模板，让其补充完整：

C 复制代码

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

int main()
{
    char arr1[] = "welcome to 电子创新协会";
    char arr2[] = "#######################";
    int left = 0;
    int right = strlen(arr1)-1;
    printf("%s\n", arr2);
    while(left<=right)
    {
        Sleep(500);
        // 补充位置
        printf("%s\n", arr2);
    }
    return 0;
}



/* 参考答案
  arr2[left] = arr1[left];
  arr2[right] = arr1[right];
  left++;
  right--;
*/

练习2：二分查找

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。

C 复制代码

#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比较大的时候可能存在问题，可以使用下面的方式：

C 复制代码

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