数组的概念

什么是数组

数组是相同类型，有序数据的集合。

数组的特征

• 数组中的数据被称为数组的元素，是同构的

• 数组中的元素存放在内存空间里 (char player_name[6]：申请在内存中开辟6块连续的基于char类型的变量空间)

衍生概念：下标（索引）

• 下标或索引代表了数组中元素距离第一个元素的偏移位置。

• 数组中元素的地址值，下标越大，地址值越大。（每一块内存空间都有一个独有的内存地址）。

• 数组的下标是从0开始的。

一维数组

数组的定义

• 类型说明符 数组名[数组容量]

说明：

• 数组的类型说明符由数组中的元素来决定，也就是元素是什么类型，数组就是什么类型

• 数组名也是标识符， 我们所说的数组(名)，大家可以理解为数据类型是数组的变量(名)。

• 数组容量也可以叫做常量表达式，举例： int ages[10]、int lcd[1024*768]

类型：代表了数组中元素的类型

容量：数组中能存储多少个元素，数组容量可以是一个常量、常量表达式，还可以是符号常量，但必须是整型。

深入理解：定义一个数组，相当于申请了一个可以容纳所指定元素数量的内存单元。所申请的内存单元是连续的。

定义一个数组，相当于定义了多个匿名变量，这些变量可以通过 数组名[下标] 来标识。

举例：

// 定义一个数组
int arr[10];
// 问题：上面数组中，最小下标0，最大下标9

经过上面的案例，分析得到

 数组的最大下标 = 数组元素个数（数组容量） - 1

数组元素的访问

原则：数组中的元素不能一次性访问所有元素，只能一个一个的访问。

访问方式：

数组名[下标];

举例：

// 定义一个容纳10个元素的int数组
int arr[10];
// 给数组的第一个元素进行赋值
arr[0] = 89;
// 访问数组的第一个元素
int a = arr[0];
// 问题：以下访问是否正确
int b = arr[10]; // error，下标越界异常

注意：数组元素的访问一定不能越界。

案例：

/*
需求：一维数组案例-引用数组元素。利用循环给数组元素a[0]~a[9]赋值0~9，并且逆序输出
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 创建一个数组
    int arr[10];
    // 使用for循环给数组赋值
    for(int i = 0;i < 10;i++)
    {
        arr[i] = i;
    }
    // 逆序输出
    // 我们通过循环将数组中的元素一个个取出来，称之为遍历
    for(int j = 9;j >= 0;j--)
    {
        printf("%d ",arr[j]);
    }
    printf("\n"); // 纯粹换行
    return 0;
}

数组的初始化

定义数组的同时，用指定数据来给对应元素赋值。

简化数组定义后，需要对元素一一赋值操作。

语法规则：

• 类型 数组名[容量] = {常量1，常量2，常量3...};

注意事项：

• 数组可以部分初始化：也就是可以给数组中前几个元素初始化，未被初始化的元素系统将自动初始化，如0；如果定义数组时未指定数据容量，则系统会根据初始化元素的个数来决定数组容量。

// 1. 如果定义数组时只给数组前几个初始化，后续剩余元素会自动完成初始化，比如赋值0
int arr[10] = {1,2,3,4,5} // 推荐写法，等价于以下写法
int arr[10] = {1,2,3,4,5,0,0,0,0,0}
// 2. 如果定义数组时未指定数据容量，根据初始化元素个数来决定容量
int arr[] = {1,2,3,4,5} // 推荐写法，等价于以下写法
int arr[5] = {1,2,3,4,5}

衍生概念：

• 柔性数组：柔性数组的概念是在C99标准，针对结构体的最后一个成员可以是一个未指定大小的数组；

广义简单理解：数组容量待定或者待确定的数组，举例： int arr[] = {1,2,3,4,5}

面试题：

• 在不知道数组类型的情况下，如何确定数组元素的个数

int length = sizeof(arr) / sizeof(arr[0])

说明：

1. arr就是我们计算的数组本身，`sizeof(arr)`用来计算该数组中总的字节大小。
2. `sizeof(arr[0])`用来计算数组中一个元素所占的字节大小，因为数组中的元素类型相同，所以计算哪一个都行。
3. `sizeof(arr)/sizeof(arr[0])`就是用数组中总的字节数除以每一个元素所占的字节数，从而得到元素的个数。

一维数组案例

案例1：

/*
需求：一维数组案例-非波拉契数列
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    int i;// 循环变量
    int f[20] = {1,1}; // 定义一个数组，用来存储数列，默认存储第1位和第2位
    int length = sizeof(f)/sizeof(f[0]);// 计算数组的元素个数
    // 生出数列存入数组
    for(i = 2;i < length;i++)
    {
        // 给数组元素赋值，从数组的第3个元素开始
        f[i] = f[i - 2] + f[i - 1];
    }
    // 遍历数组
    // 通过循环将数组中的每一个元素取出来，称之为遍历
    for(i = 0;i < length;i++)
    {
        // 遍历的时候，要求一行显示5个数
        if(i % 5 == 0)
        {
            printf("\n");
        }
        printf("%6d",f[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}    

数组的典型应用：数据排序

冒泡排序

• 向后冒泡 思想：

1. 一次只排好一个数，针对n个数，最差情况需要 n-1次就可以排好

2. 每次排序将相邻数据两两比较，将较大或较小的数据向后交换，等所有数据都比较完成，将较大/较小的数就会出现在最后，这也是该数应该有的位置。

3. 在余下的数中，再次应用第2步的操作，直到只剩下一个数。

• 向前冒泡

  思想：

  1. 一次只排好一个数，针对n个数，最差情况需要n-1次就可以排好

  2. 每次排序假定第一个元素是最大/最小的，用第一个元素的后面的元素一一与第一个元素比较，遇到较大/较小的和第一个元素交换，访问完数组的最后一个元素，就排好了一个数；

  3. 在余下的数中，再次应用第2步的操作，直到只剩下一个数。

一维数组案例

案例2：

/*
需求：一维数组案例-冒泡排序
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 创建一个数组，用来存储排序的数列
    int arr[11];
    int i,j,temp;// i:比较的轮数，j:每一轮比较的次数，temp:临时变量，用来比较时交换数据
    printf("请输入11个测试整数：\n");
    // 计算数组的大小
    int length = sizeof(arr) / sizeof(int); // 这里 sizeof(int) 等价于 sizeof(arr[0]);
    // 通过循环录入数据
    for(i = 0;i < length; i++)
    {
        scanf("%d",&arr[i]);
    }
    printf("\n");
    // 对数组arr使用冒泡进行排序（注意：我们使用标准冒泡，大家也可以自行补充优化版的冒泡，如鸡尾酒排序法等等）
    // 外层循环：控制比较的轮数，因为有11个数，所以我们需要比较 length -1 轮，也就是比较10轮
    for(i = 0;i < length -1;i++)
    {
        // 内层循环：每一轮比较的次数，每一轮比较的次数为 length - 1 - i， 3-1-0=2,3-1-1=1,3-1-2=0
        for(j = 0;j < length-1-i;j++)
        {
            // 相邻的两个数进行比较，满足条件交换位置
            if(arr[j] > arr[j+1])
            {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
    }
    printf("冒泡排序后遍历数组：\n");
    for(i = 0; i < length; i++)
    {
        printf("%4d",arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

案例3：

/*
需求：一维数组案例-从键盘输入年、月、日，计算并输出该日是该年的第几天。
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 定义变量：年，月，日,统计总天数，循环变量，用来遍历当前月前面的月份
    int year,month,day,sum,k;
    // 定义一个数组，用来存放1～12月每月的天数
    int t[] = {31,0,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};// 柔性数组
    printf("请输入年份、月份、天：\n");
    scanf("%d,%d,%d",&year,&month,&day);
    // 因为二月比较特殊，存在平年和润年这样的因素，所以需要进行平年和润年的判断
    if((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)
    {
        t[1] = 29; // 润年 2月 29天
    }
    else
    {
        t[1] = 28; // 平年 2月 28天
    }
    sum = day; // 默认记录最后一个月的天数
    // 这是该年的第几天
    for(k = 0; k < month -1;k++)
    {
        sum += t[k]; // 叠加前几个月的天数
    }
    printf("%d月%d日是%d年的第%d天。\n",month,day,year,sum);
    return 0;
}   

二维数组

定义

• 二维数组本质上是一个行列式的组合，也就是说二维数组是有行和列两部分构成。二维数组数据是通过行列进行解读。

• 二维数组可被视为一个特殊的一维数组，相当于二维数组又是一个一维数组，只不过它的元素是一维数组。

语法

类型 数组名[行数][列数]；

举例：

int arr[3][3] = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}; // 等价于以下写法
int arr[][3] = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}; // 柔性数组
int arr[3][] = {{1,2},{4,5,6},{7}} // 等价于 {{1,2,0},{4,5,6},{7,0,0}}

应用场合

主要应用于数据有行列要求的情况。

特殊写法

下标可以是整型表达式，如： a[2-1] [2*2-1]

下标可以是已经有值的变量或数组元素, 如 a[2*x-1] [b[3] [1]]

数组元素可以出现在表达式中， 如： b[1] [2]=a[2] [3]/2

初始化

• 分行给二维数组赋初值

int a[3][4] = {{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}}; 

• 可将所有数据写在一个花括号内，按照排列顺序对元素赋值。

int a[3][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; // 等价于上面的写法 

• 可对部分元素赋初值，其余未赋值部分自动填充 0 | \0 | 0.0...

int a[3][4] = {{1},{5,6},{9}}; // 等价于 int a[3][4] = {{1,0,0,0},{5,6,0,0},{9,0,0,0}} 

• 若对全部元素赋初值，自定义数组时可以省略第1为数组的长度，第2维数组的长度必须指明。

int a[][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; 

• 在分行赋初值是，也可以省略第1维的长度。

int a[][4] = {{1,2,3},{0},{0,10}}; // 等价于 int a[][4] = {{1,2,3,0},{0,0,0,0},{0,10,0,0}} 

案例

案例1：

/**
* 案例：二维数组的遍历
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[][3] = {{1},{2,4},{5,6,7}};// 经过论证：二维数组我们必须指明第2维的数组的长度
    // 获取行元素的大小
    int length = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 如果是二维数组，第1维的长度，应该是如左侧这样获取
    printf("length:%d\n",length);
    // 遍历二维数组，需要使用双层for循环，外层遍历行，内层遍历每一行的列
    for(int row = 0;row < length;row++)
    {
        // 获取列元素的总大小
        int len = sizeof(arr[row]) / sizeof(int);
        for(int col = 0; col < len; col++)
        {
            // 获取列元素
            printf("%3d",arr[row][col]);// 意思是获取数组arr 第row行第col列
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
// 数据类型，分支结构，循环结构，数组

案例2：

/**
* 需求：二维数组案例-矩阵的转置（就是将一个2行3列的数组转换为3行2列的数组）
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 准备2个数组，存放转前和转后的数据
    int arr_before[2][3] = {1,2,3,4,5,6};
    int arr_after[3][2] = {0};// 初始化，每一列上都是0
    // 遍历arr_before
    for(int i = 0;i < sizeof(arr_before)/sizeof(arr_before[0]);i++)
    {
        for(int j = 0;j < sizeof(arr_before[i])/sizeof(int);j++)
        {
            // 转置
            arr_after[j][i] = arr_before[i][j];
        }
    }
    // 遍历arr_after
    for(int i = 0;i < sizeof(arr_after)/sizeof(arr_after[0]);i++)
    {
        for(int j = 0;j < sizeof(arr_after[i])/sizeof(int);j++)
        {
            // 输出
            printf("%4d",arr_after[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

案例3

/**
* 需求：二维数组案例-准备一个int类型的二维数组，求该数组中大的最大值，以及对应的行号，列号
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 准备一个二维数组
    int arr[3][4] = {{1,2,3,4},{9,8,7,6},{-10,10,-5,2}};
    // 创建变量，用保存最大值、行号、列号
    int max = arr[0][0],row=0,col=0;
    // 遍历集合
    for(int i = 0;i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);i++)
    {
        for(int j = 0;j < sizeof(arr[i]) / sizeof(arr[i][0]);j++)
        {
            // 判断最大值
            if(arr[i][j] > max)
            {
                max = arr[i][j];
                row = i;
                col = j;
            }
        }
    }
    printf("max=%d,row=%d,col=%d\n",max,row,col);
    return 0;
}          

字符数组

概念

• 元素类型为char字符型的数组，字符数组往往是用来存储字符串数据的。需要注意的一点是，我们C语言中的字符是字节字符。

• 字节字符：也就是一个字符占1个字节

测试题：

char a = 'A' // 正确
char b = '1' // 正确
char c = 65 // 正确 这是ASCII码编号，对应的值是 'A'
char d = "A" // 错误，这是字符串的写法，也是char数组的写法，char d[1] = "A"
char e = '马' // 错误，中文一个字符超过1一个字节

语法

char 数组名[容量];
char 数组名[行容量][列容量];

字符数组的语法就是之前所学一维数组和二维数组的语法，只不过数据类型是char而已。

注意: 如果我们的char数组初始化的时候，没有完全赋完值的时候，空出来的地方使用 \0 进行填充。

字符案例

案例1：

/**
* 需求：字符数组案例-输出一个字符串（I LOVE YOU!）
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 准备一个测试字符串 I LOVE YOU！
    char arr[11] = {'I',' ','L','O','V','E',' ','Y','O','U','!'};
    // 通过一个for循环进行遍历输出
    for(int i = 0;i < sizeof(arr)/sizeof(char);i++)
    {
        printf("%c",arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

案例2：

/**
* 需求：字符数组案例-输出一个用字符组成的菱形图案
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 准备数据
    char arr[5][5] = {{' ',' ','*',' ',' '},{' ','*',' ','*',' '},{'*',' ',' ',' ','*'},{'
    ','*',' ','*',' '},{' ',' ','*',' ',' '}};
    // 遍历数组
    for(int i = 0;i < sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);i++)
    {
        for(int j = 0;j < sizeof(arr[i])/sizeof(char);j++)
        {
            // 打印菱形
            printf("%c",arr[i][j]);
        }
        // 内层循环每结束一轮，就是一行
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
    return 0;
}    

字符串和字符串结束标志

说明

字符数组的多样表示

我们的char数组可以以数组的方式一个个输出每个字符；我们的char数组也可以以字符串的方式整体

进行输出所有字符。具体如下面案例：

/*
需求：字符数组->字符串
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 字符串第1种表示：
    char s1[] = {'h','e','l','l','o',' ','w','o','r','l','d'};
    // 字符串第2种表示：
    char s2[] = {"hello world"};
    // 字符串第3种表示：
    char s3[] = "hello world";
    // 测试，使用字符串方式打印，这样就不用一一遍历
    printf("%s\n",s1);
    printf("%s\n",s2);
    printf("%s\n",s3);
    
    return 0;
}

注意

• 字符串的长度与字符数组的长度不一定相同。

• 利用字符串常量可以对字符数组进行初始化，但不能用字符串常量为字符数组赋值。

// 正确写法：利用字符串常量给字符数组初始化
char b[15] = "China";
// 错误写法：利用字符串常量给字符数组赋值
char b[15];
b[15] = "China";

字符串的基础操作

字符串输入

案例：

/*
* 需求：字符数组-字符串的输入输出
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 创建一个变量，用来存放人的名字
    char name[20];
    printf("请输入您的姓名：\n");
    scanf("%s",name);// 如果是字符串，这里不是变量地址，是变量名
    printf("您的姓名是：%s\n",name);
    return 0;
}

注意：采用scanf进行字符串输入，要求字符串中不能存在空格，否则字符串遇到空格会结束。

• fgets(数组名,数组容量，stdin);

说明：采用fgets进行字符串输入，可获取所有输入的字符串，包含 \n ，在实际的字符串处理时，我们

可能需要处理 \n

案例：

/*
* 需求：字符数组-字符串的输入输出
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 创建一个变量，用来存放人的名字
    char name[20];
    printf("请输入您的姓名：\n");
    fgets(name,sizeof(name)/sizeof(char),stdin);// 输入，返回地址
    puts(name);// 输出
    return 0;
}

注意：

1. 如果输入的字符串不包含 空格 和 换行 ，可以使用scanf() | fgets();

1. 如果输入的字符串需要包含 空格 和 换行 ，只能使用fgets();

2. 经过对比，我们发现，在字符串的输入中，fgets()更好；

字符串输出

puts(数组名)

案例：

/*
* 需求：字符数组-字符串的输入输出
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 创建一个变量，用来存放人的名字
    char name[20];
    printf("请输入您的姓名：\n");
    scanf("%s",name);
    puts(name);// 输出 问题？字符串如何拼接
    printf("您的姓名是：%s\n",name);
    return 0;
}

• printf("%s",数组名);

案例：

/*
* 需求：字符数组-字符串的输入输出
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 创建一个变量，用来存放人的名字
    char name[20];
    printf("请输入您的姓名：\n");
    scanf("%s",name);
    printf("您的姓名是：%s\n",name);
    return 0;
}

字符串拼接

• strcat(数组名,"需要拼接的字符串") 注意：需要引入 #include <string.h>

案例：

/*
* 需求：字符数组-字符串的输入输出
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    // 创建一个变量，用来存放人的名字
    char name[20];
    printf("请输入您的姓名：\n");
    fgets(name,sizeof(name)/sizeof(char),stdin);// 输入，返回地址
    puts(strcat(name," 跑着！"));// 拼接
    return 0;
}

字符串拷贝

• strcpy(数组名,字符串)

  注意：需要引入 <string.h>库

  说明：这个方法适合给字符串赋值用。

char str[16] = "马杰克" // 初始化，正确
char str[16]; str[16] = "马杰克" // 赋值，错误
char str[16]; strcpy(str,"马杰克") // 赋值，正确，结果：马杰克

案例：

/*
* 需求：字符数组-字符串的输入输出
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    // 创建一个变量，用来存放人的名字
    char name[20];
    printf("请输入您的姓名：\n");
    scanf("%s",name);
    strcpy(name,"你好");
    printf("%s\n",name);// 输出
    return 0;
}

字符串比较

• strcmp(字符串1,字符串2);

  注意：

1. 需要引入 <string.h>

2. 返回的结果是boolean

案例：

/*
* 需求：字符数组-字符串的输入输出
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    // 创建一个变量，用来存放人的名字
    char username[20];
    printf("请输入您的账户：\n");
    scanf("%s",username);
    if(strcmp(username,"admin"))
    {
        printf("账户输入错误！\n");
    }
    else
    {
        printf("账户输入正确！\n");
    }
    return 0;
}

获取字符串长度

• strlen(字符串)

注意：

1. 需要 <string.h>

2. 返回字符串长度

案例：

/*
* 需求：字符数组-字符串的输入输出
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    // 创建一个变量，用来存放人的名字
    char username[20];
    printf("请输入您的账户：\n");
    scanf("%s",username);
    // 获取字符串长度
    unsigned long len = strlen(username);
    if(strcmp(username,"admin"))
    {
        printf("账户输入错误！%lu\n",len);
    }
    else
    {
        printf("账户输入正确！%lu\n",len);
    }
    return 0;
}