七：C語言-數(shù)組

• 數(shù)組是一組相同類型元素的集合
• 數(shù)組中存放的是1個或者多個數(shù)據(jù)，但是數(shù)組元素個數(shù)不能為0
• 數(shù)組中存放的多個數(shù)據(jù)，類型是相同的
• 數(shù)組分為一維數(shù)組和多維數(shù)組，多維數(shù)組一般比較多見的是二維數(shù)組
• 存放在數(shù)組中的值被稱為數(shù)組的元素，數(shù)組在創(chuàng)建的時候可以指定數(shù)組的大小和數(shù)組的元素類型

一：一維數(shù)組

1.一維數(shù)組的創(chuàng)建：

語法格式：

type arr_name[常量值]; 

• type：指定的是數(shù)組中存放數(shù)據(jù)的類型，可以是char；short；int；float等，也可以是自定義類型
• arr_name：指的是數(shù)組的名字
• []：包裹的是常量值，用來指定數(shù)組的大小的；在C99標準之前定義數(shù)組的大小只能是由常量指定，不能使用變量。

示例：創(chuàng)建一個數(shù)組

int math[10]; //創(chuàng)建一個長度為10，int類型的數(shù)組元素
char people[3]; //創(chuàng)建一個長度為3，char類型的數(shù)組元素
double English[14]; //創(chuàng)建一個長度為14，double類型的數(shù)組元素

2.一維數(shù)組的初始化

數(shù)組在創(chuàng)建的時候，我們有時會根據(jù)一些實際的需求給定一些初始值，這就叫初始化；數(shù)組的初始化一般是使用大括號將數(shù)據(jù)包裹在其中。

示例：數(shù)組初始化

//完全初始化
int arr1[5] = {1,2,3,4,5}; //這里指的是數(shù)組的元素類型為int//不完全初始化
int arr2[6] = {1}; //第一個元素的初始化為1，剩余的元素默認初始化為0//錯誤的初始化 -- 初始化項過多
int arr3[4] = {1,2,3,4,5};//如果數(shù)組初始化了，是可以省略掉數(shù)組的大小的；數(shù)組的大小，是編譯器根據(jù)初始化的內(nèi)容確定的
int arr4[] = {1,2,3}; //此時數(shù)組的大小為3

注意： 數(shù)組也是有類型的，數(shù)組算是一種自定義類型，去掉數(shù)組名留下的就是當前數(shù)組的類型

3.一維數(shù)組的使用

C語言規(guī)定數(shù)組是有下標的，下標從0開始，假設數(shù)組有n個元素，那么最后一個元素的下標就是n-1，下標就相當于是對數(shù)組元素的編號

示例：

//定義一個int類型的數(shù)組
int arr5[12] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};

圖解：

在C語言中為數(shù)組的訪問提供了一個操作符[]，這個操作符叫做下標引用操作符

示例：

#include <stdio.h>
int main()
{//定義一個int類型的數(shù)組int arr5[12] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};//訪問下標為7的元素（也就是8）printf("%d\n",arr5[7]);return 0;
}

示例：通過下標打印所有元素（數(shù)組的輸出）

#include <stdio.h>
int main()
{//定義一個int類型的數(shù)組int arr5[12] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};//通過下標打印所有元素int i = 0;for(i=0;i<12;i++){printf("%d ",arr5[i]);}return 0;
}

示例：給數(shù)組輸入自己想要的數(shù)據(jù)（數(shù)組的輸入）

#include <stdio.h>
int main()
{//定義一個int類型的數(shù)組int arr5[12] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};//輸入int i = 0;for(i=0;i<12;i++){scanf("%d",&arr5[i]);}return 0;
}

4.一維數(shù)組在內(nèi)存中的存儲

示例：依次打印數(shù)組元素的內(nèi)存地址

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[5] = {1,2,3,4,5};int i = 0;for(i=0;i<5;i++){printf("&arr[%d] = %p\n",i,&arr[i]); //打印地址的占位符是%p}return 0;
}

從輸出結果可以看出，數(shù)組隨著下標的增長，地址是由低到高變化的，并且每兩個相鄰的元素之間相差為4（因為1個int整型是4個字節(jié)）；所以得出一個結論：數(shù)組在內(nèi)存中是連續(xù)存放的。

5.sizeof()計算元素個數(shù)

sizeof() 是C語言中的一個關鍵字，作用是用來計算類型或者變量所占內(nèi)存空間的大小的，同時也可以用來計算數(shù)組所占內(nèi)存空間的大小和數(shù)組中的元素個數(shù)。

示例：使用sizeof()求元素個數(shù)

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; //這個數(shù)組是10個元素，而每個元素占4個字節(jié)printf("%d\n",sizeof(arr)); //sizeof(數(shù)組名)計算的是數(shù)組所占內(nèi)存空間的大小，并不是元素的個數(shù)/長度。單位是字節(jié)，結果是40printf("%d\n",sizeof(arr[0])); //求1個元素所占內(nèi)存空間的大小printf("%d\n",sizeof(arr) / sizeof(arr[0])); //用整個數(shù)組所占內(nèi)存空間的大小除以1個元素所占內(nèi)存空間的大小，所得出的結果就是這個數(shù)組的元素個數(shù)return 0;
}

示例：使用sizeof()打印每個元素

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = {1,2,3};int r = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int i = 0;for (i=0;i<r;i++){printf("%d ",arr[i]);}return 0;
}

擴展：在計算一個類型所占內(nèi)存空間的大小的時候，可以用它的類型，也可以用變量名

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;printf("%d\n",sizeof(a));printf("%d\n",sizeof a); //在求變量名所占內(nèi)存空間的大小的時候，可以省略掉()printf("%d\n",sizeof(int));return 0;
}

注意：

sizeof()的計算結果是size_t類型的，size_t是無符號的整型類型

size_t類型的打印格式使用%zd占位符來打印的，但如果%zd報錯的話，就用%d；主要是看編譯器

二：二維數(shù)組

數(shù)組的元素都是內(nèi)置類型的，如果把一維數(shù)組做為數(shù)組的元素，那么這個數(shù)組就被稱為二維數(shù)組；依此類推，如果把二維數(shù)組做為數(shù)組的元素，那么這個數(shù)組就被稱為三維數(shù)組，三維數(shù)組以上的數(shù)組統(tǒng)稱為多維數(shù)組。

1.二維數(shù)組的創(chuàng)建

語法格式：

type arr_name[常量值1][常量值2]; 

• type：指定的是數(shù)組中存放數(shù)據(jù)的類型，可以是char；short；int；float`等，也可以是自定義類型
• arr_name：指的是數(shù)組的名字
• []：包裹的是常量值，用來指定數(shù)組的大小的；在C99標準之前定義數(shù)組的大小只能是由常量指定，不能使用變量。
• 常量值1：用來指定數(shù)組有幾行
• 常量值2：用來指定數(shù)組有幾列

示例：

int arr[3][5];//int表示數(shù)組的每個元素都是整數(shù)類型
//arr是數(shù)組名
//3表示數(shù)組有3行
//5表示數(shù)組每一行有5個元素

2.二維數(shù)組的初始化

在創(chuàng)建變量或者數(shù)組的時候，給定一些初始值，被稱為初始化，二維數(shù)組也是使用大括號進行初始化的

示例：二維數(shù)組的初始化是一行一行放的，當元素把一行放滿后，才會進入下一行

#include <stdio.h>
int main()
{//不完全初始化int arr1[3][5] = {1,2};int arr2[2][6] = {0};int arr3[4][8] = {1,2,3,4,5,6};//完全初始化int ar1[3][5] = {1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3};//按照行來進行初始化int a1[3][5] = {{1,2},{3,4}{5,6,7}};//二維數(shù)組在初始化時可以省略行但不能省略列int arr4[][5] = {1,2,3}; //這里有1行int arr5[][4] = {1,2,3,4,5,6}; //這里有2行int arr6[][3] = {{1,2},{3,4},{5,6}}; //這里有3行return 0;
}

3.二維數(shù)組的使用

對二維數(shù)組的訪問也是使用下標來獲取元素的，二維數(shù)組是有行和列的，只要鎖定了行和列就可以唯一鎖定數(shù)組中的某一個元素。而C語言規(guī)定，二維數(shù)組行和列的下標都是從0開始的。

示例：

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

圖解：

示例：訪問二維數(shù)組中的元素

#include <stdio.h>
int main()
{//定義一個int類型的二維數(shù)組int arr[3][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,4,5,6,7};//通過行和列的下標引用操作符來定位3這個元素printf("%d\n",arr[0][2]); return 0;
}

示例：通過下標打印所有元素（二維數(shù)組的輸出）

#include <stdio.h>
int main()
{//定義一個int類型的二維數(shù)組int arr[3][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,4,5,6,7};//通過下標打印所有元素（數(shù)組的輸出）int i = 0;for(i=0;i<3;i++){int j = 0;for(j=0;j<4;j++){printf("%d ",arr[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

示例：給數(shù)組輸入自己想要的數(shù)據(jù)（二維數(shù)組的輸入）

#include <stdio.h>
int main()
{//定義一個int類型的二維數(shù)組int arr[3][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,4,5,6,7};//給數(shù)組輸入自己想要的數(shù)據(jù)（二維數(shù)組的輸入）int i = 0;for(i=0;i<3;i++){int j = 0;for(j=0;j<4;j++){scanf("%d",&arr[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

4.二維數(shù)組在內(nèi)存中的存儲

示例：依次打印二維數(shù)組中元素的內(nèi)存地址

#include <stdio.h>
int main()
{//定義一個int類型的二維數(shù)組int arr[3][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,4,5,6,7};//通過下標打印所有元素（數(shù)組的輸出）int i = 0;for(i=0;i<3;i++){int j = 0;for(j=0;j<4;j++){printf("&arr[%d][%d] = %p\n",i,j,&arr[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

從輸出結果可以看出，二維數(shù)組中每一行內(nèi)部的每個元素都是相鄰的，二維數(shù)組隨著下標的增長，地址是由低到高變化的，并且每兩個相鄰的元素之間相差為4（因為1個int整型是4個字節(jié)），跨行位置處的兩個元素之間也是差4個字節(jié)；所以得出一個結論：二維數(shù)組在內(nèi)存中是連續(xù)存放的。

5.C99中的變長數(shù)組

在C99標準之前，C語言在創(chuàng)建數(shù)組的時候，對于數(shù)組大小的指定只能使用常量；常量表達式，或者在初始化數(shù)據(jù)的時候去省略數(shù)組的大小，這樣的語法創(chuàng)建，讓我們在創(chuàng)建數(shù)組的時候顯得不夠靈活，有時候數(shù)組大了浪費空間，數(shù)組小了又不夠用。

示例：

//在C99之前創(chuàng)建數(shù)組的方式
int arr1[10]; //使用常量來指定數(shù)組的大小
int arr2[7+1]; //使用常量表達式來指定數(shù)組的大小
int arr3[] = {1,2,3}; //初始化數(shù)據(jù)的時候省略數(shù)組的大小

而在C99標準中給出一個**變長數(shù)組（variable-length array 簡稱VLA）**的新特性，允許我們可以使用變量來指定數(shù)組的大小。

示例：

//在C99之后創(chuàng)建數(shù)組的方式 -- 變長數(shù)組（允許數(shù)組的大小是變量的）
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;scanf("%d",&i);int arr[i]; //變長數(shù)組是不能初始化的，會發(fā)生報錯return 0;
}

在上面的示例中，arr就是一個變長數(shù)組，因為它的長度取決于變量i的值，編譯器沒辦法事先確定，只有在運行時才能知道i是多少。

• 變長數(shù)組的根本特征就是數(shù)組的長度只有在運行時才能夠確定，所以變長數(shù)組不能被初始化。
• 變長數(shù)組的好處是程序員不必在開發(fā)時，隨意為數(shù)組指定一個估計的長度，程序可以在運行時為數(shù)組分配一個精確的長度。
• 變長數(shù)組的意思是數(shù)組的大小是可以通過變量來指定的，在程序運行的時候，根據(jù)變量的大小來指定數(shù)組的元素個數(shù)，而不是說數(shù)組的大小是可變的，數(shù)組的大小一旦被確定就不能再變化了

注意：

這個程序此時仍然會發(fā)生報錯，因為VS雖然支持了C99的語法，但并不是全部支持（變長數(shù)組在VS上就是不支持的）（大家可以使用其它的編譯器試一下）

6.題目練習

示例1：編寫代碼，演示多個字符從兩端移動，同時向中間匯聚

如：ABCDEFGHIJK

? ***********

? A*********K

? AB*******JK

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h> //休眠函數(shù)的頭文件
int main()
{char arr1[] = "ABCDEFGHIJK";char arr2[] = "***********";int left = 0;int right = strlen(arr1) - 1;while(left<=right){arr2[left] = arr1[left];arr2[right] = arr1[right];printf("%s\n",arr2);//添加一個動態(tài)的效果，讓它運行的時候休眠1秒Sleep(1000); //休眠函數(shù)，單位是毫秒//在一行上讓其向兩端移動system("cls"); //用來執(zhí)行系統(tǒng)命令的left++;right--;}//在system()全部清理完成后再打印一次完整的結果printf("%s\n",arr2);return 0;
}

示例2：二分查找

二分查找也叫做折半查找，是在一個指定的有序數(shù)組中，查找具體的一個數(shù)字n，對于這種題目，可以使用遍歷和二分查找來做，但遍歷數(shù)組相比于二分查找，效率比較低

如（1）：用遍歷完成

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

在arr這個數(shù)組中查找到7這個數(shù)字；如果找到了就打印下標，找不到就打印找不到

#include <stdio.h>  int main() {int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 計算數(shù)組長度  int target = 0; scanf("%d", &target);int found = 0; for (int i = 0; i < n; i++) {if (arr[i] == target) {printf("找到數(shù)字%d，下標為%d\n", target, i);found = 1; break;}}if (found == 0) {printf("找不到數(shù)字%d\n", target);}return 0;
}

如（2）：用二分查找完成

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

在arr這個數(shù)組中查找到7這個數(shù)字；如果找到了就打印下標，找不到就打印找不到

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int k = 0;int s = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);scanf("%d",&k);//二分查找int left = 0;int right = s - 1;int find = 0; //假設找不到while(left<=right){int mid = (left + right) / 2;if(arr[mid] < k){left = mid + 1;}else if(arr[mid] > k){right = mid - 1;}else{printf("找到了，下標是%d\n",mid);find = 1;break;}}if(find == 0){printf("找不到該元素\n");}return 0;
}

注意：

當數(shù)字過大時超出整型所能表示的最大值（INT_MAX == 2147483647）的時候，內(nèi)存會溢出，數(shù)據(jù)會出現(xiàn)錯誤

擴展：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 2147483647;int b = 2147483647;
//  int c = (a + b) / 2; //在這種情況下數(shù)據(jù)會出現(xiàn)錯誤int c = a + (b-a) / 2; //這種方法會保證數(shù)據(jù)正常，不會出現(xiàn)問題printf("%d\n",c);return 0;
}right = mid - 1;}else{printf("找到了，下標是%d\n",mid);find = 1;break;}}if(find == 0){printf("找不到該元素\n");}return 0;
}

注意：

當數(shù)字過大時超出整型所能表示的最大值（INT_MAX == 2147483647）的時候，內(nèi)存會溢出，數(shù)據(jù)會出現(xiàn)錯誤

擴展：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 2147483647;int b = 2147483647;
//  int c = (a + b) / 2; //在這種情況下數(shù)據(jù)會出現(xiàn)錯誤int c = a + (b-a) / 2; //這種方法會保證數(shù)據(jù)正常，不會出現(xiàn)問題printf("%d\n",c);return 0;
}