『C语言初阶』第五章-数组

简介: 『C语言初阶』第五章-数组

定义

数组是一组相同类型元素的集合,但我们需要创建多个相同类型的变量时,只需要创建一个类型的数组,就相当于同时创建很多相同类型的变量。


一维数组

数组如何创建

从定义来入手看一下数组的创建:

type_t arr_name[const_n];
  • type_t是指元素的类型;
  • arr_name是数组名;
  • const_n是一个常量表达式,用来指定数组的大小;

可以简易为:

元素类型 数组名[元素个数]

eg:

int arr[10] 

意思是:创建一个名为arr数组,数组中存储着10个元素,每个元素类型为int类型

变长数组

创建数组时候,我们可能会想过使用以下方法创建数组

int n=10;
int arr[n];

当然这种方法是不可行的

原因:在c99标准之前,数组的大小只能是常量表达式,在c99标准中引入了变长数组的概念,使得数组的大小可以是变量,但这样的数组不能初始化,vs2019或vs2022这样的编译器(IDE)不支持c99中变长数组,但gcc编译器可以。

数组初始化

一维数组在创建时 ,未给出确定的数组大小值,则该数组必须得初始化,数组的大小根据初始的内容来确定。故数组的初始化是指,在创建数组的同时给数组的内容一些合理的初始值。

用法示例

int arr1[10] = { 1 };
   int arr2[] = { 1,2,3,4 };
   int arr3[5] = { 1,2,3,4,5 };
   char arr4[3] = { 'a',98,'c' };
   char arr5[] = { 'a','b','c' };
   char arr6[] = "abcdef";

一维数组的使用

  • 我们一般使用操作符:[ ] (下标引用操作符)来对数组中的某个位置的元素进行访问;
  • 数组元素的下标是从0开始

用法示例

从键盘输入十个数,并将他们打印在屏幕上

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

我们一般用关键字sizeof来求数组的长度

  • sizeof(arr)表示整个数组的大小
  • sizeof(arr[0])表示计算数组中首元素的大小,即每个元素的大小
  • 数组元素个数=数组总大小/数组每个元素大小

一维数组的存储

数组在内存中是怎样存储的呢?我们先来看一段代码:

#include<stdio.h>
int main()
{
  int arr[10] = { 0 };
  int i = 0;
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  for (i = 0; i < sz; i++)
    printf("&arr[%d]=%p\n", i, &arr[i]);
  return 0;
}

注意:%p是打印地址的格式输出符号

这段代码是将数组每个元素的地址打印出来,结果如下:

由结果而知,随着数组下标的增长,元素的地址是在由规律的递增,并且相邻元素地址相差4,正好是一个int类型的大小,所以我们得知,数组在内存中是连续存放的。


二维数组

二维数组的创建

二维数组的创建与一维数组非常相似

type_t arr_name[row][col];
  • type_t是指元素的类型;
  • arr_name是数组名;
  • row是一个常量表达式,用来指定数组的行数;
  • col是一个常量表达式,用来指定数组的列数;

用法示例

int arr[3][4];//创建一个3行4列的整形二维数组
char arr1[3][5];//创建一个3行5列的字符二维数组
double arr3[2][4];//创建一个2行4列的浮点型二维数组

二维数组的初始化

//数组初始化
int arr[3][4] = {1,2,3,4};//将第一行赋值1,2,3,4,其余行的数默认为0;
//表示第1行{1,2},第2行{4,5}
//最终效果:
//1 2 0 0
//4 5 0 0
//0 0 0 0
int arr[3][4] = {{1,2},{4,5}};
int arr[][4] = {{2,3},{4,5}};//二维数组如果有初始化,行可以省略,列不能省略
  • 数组的不完全初始化,其他内容默认为0
  • 二维数组初始化时,行可以省略,列不能省略

二维数组的使用

二维数组的访问用 数组名[行][列] 的形式

用法示例

#include<stdio.h>
int main()
{
  int arr[3][5];
  int i = 0, j = 0;
  for (i =0; i < 3; i++)
  {
    for (j = 0; j < 5; j++)
    {
      arr[i][j] = 3 * i + 5 * j;
    }
  }
  for (i = 0; i < 3; i++)
  {
    for (j = 0; j < 5; j++)
    {
      printf("%d ", arr[i][j]);
    }
    printf("\n");
  }
  return 0;
}

二维数组的存储

像之前一样,通过打印各个元素的地址来观察一下:

#include<stdio.h>
int main()
{
  int arr[3][4];
  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]);
    }
  }
  return 0;
}

通过观察发现:

  • 二维数组每行元素里相邻元素地址相差4,刚好为一个int类型大小
  • 每行最后一个元素与下一行第一个元素地址也相差4
    由此可见,二维数组和一维数组一样,在内存中也是连续存储的。

数组的越界访问

我们在创建数组时候,都知道下标是由范围限制的。

  • 数组的下标规定是从0开始,如果数组由n个数组组成,那么元素的下标范围就是0到-1;
  • 所以当数组的下标小于0或者大于n-1,就是数组越界访问,超出了数组合法空间的访问。

注意:C语言本身是不做数组下标的越界检查,编译器也不一定报错,但是编译器不报错,并不意味着程序就是正确的。

数组越界的例子

#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\n", arr[i]);//当i等于10的时候,越界访问
  return 0;
}

数组越界访问,我们无法知道越界访问的空间是否存在危险,也无法预料产生的其他后果。

数组作为函数参数

  • 通常情况下,数组名是首元素地址
  • sizeof(数组名):计算的是整个数组的大小,sizeof内部单独放一个数组名,数组名表示整个数组;
  • &数组名:取出的是数组的地址,&数组名,数组名表示整个数组;
#include<stdio.h>
int main()
{
  int arr[5] = { 0,1,2,3,4 };
  printf("  arr=%p\n", arr);
  printf("arr+1=%p\n", arr + 1);
  printf("\n");
  printf("  &arr[0]=%p\n", &arr[0]);
  printf("&arr[0]+1=%p\n", &arr[0] + 1);
  printf("\n");
  printf("  &arr=%p\n", &arr);
  printf("&arr+1=%p\n", &arr + 1);
  return 0;
}

冒泡排序

适用条件:整型数组进行升序排序

用法示例

错误示例

#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[])
{
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz - 1; i++)
  {
    int j = 0;
    for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
    {
      if (arr[j] > arr[j + 1])
      {
        int tmp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = tmp;
      }
    }
  }
}
int main()
{
  int arr[] = { 5,3,7,6,1,8,9,2,4,0 };
  bubble_sort(arr);
    int i = 0;
  for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  return 0;
}

这段代码星相信很多小伙伴看不出什么问题,但是运行结果时却是错误的,原因就在于sizeof(arr)计算的是数组的大小,而将arr传递进函数内部时,arr就不再时一个数组,而是一个地址,也就是数组首地址,所以我们用sizeof计算一个地址大小时,会产生很大的误差。

正确示例

#include<stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz - 1; i++)
  {
    int j = 0;
    for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
    {
      if (arr[j] > arr[j + 1])
      {
        int tmp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = tmp;
      }
    }
  }
}
int main()
{
  int arr[] = { 5,3,7,6,1,8,9,2,4,0 };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  int i = 0;
  bubble_sort(arr, sz);
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  return 0;
}


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