聿辞

C语言学习4——第六章：利用数组处理批量数据

总述

时隔3个多月，终于更新了这篇博客，这次终于来到了第六章——数组。这三个月因为放假本身没怎么学习，刚好这学期学校也有c语言课程，我就边自学后面，边把老师讲的当做复习，而且这两天花时间重新复习了前面五章，现在开始正式学习第六章。

注：本博客所有知识点均出自C程序设计（第五版）

6.1怎样定义和引用一堆数组

C语言规定用方括号中的数字来表示下标。

6.1.1怎样定义一维数组

定义一维数组的一般形式为
类型说明符数组名[常量表达式]

说明：
（1）数组名的命名规则和变量名相同，遵循标识符命名规则。
（2）在定义数组时，需要指定数组中元素的个数，方括号中的常量表达式用来表示元素的个数，即数组长度。例如，a[10]，表示a数组有10个元素。但有一点要注意，这个下标是从0开始。按上面的定义，不存在数组元素a[10]。
（3）常量表达式中可以包括常量和符号常量，如“int a[3+5]；”是合法的。不能包括变量，如“int a[n]；”是不合法的。

6.1.2怎样引用一维数组元素

在定义数组并对其中各元素赋值后，就可以引用数组中的元素。应注意：只能引用数组元素而不能一次整体调用整个数组全部元素的值。
引用数组元素的表示形式为：数组名[下标]
注：定义数组时用到的“数组名[常量表达式]”和引用数组元素时用的“数组名[下标]”形式相同，但含义不同。
【例6.1】对10个数组元素依次赋值为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9，要求按逆序输出。

#include                  //编译预处理指令
int main()                         //定义主函数
{                                  //函数开始
	int i, a[10];                  //定义整形i和包含十个元素的数组a
	for (i = 0; i <= 9; i++)       //for循环，i赋值0，当i小于等于9时，第i个数组元素等于i的值，然后i自加1
		a[i] = i;
	for (i = 9; i >= 0; i--)       //for循环，i赋值9，当i大于等于0时。输出第i个数组元素，然后i自减1
		printf("%d", a[i]);
	printf("\n");                  //输出换行符
	return 0;                      //函数值返回0
}                                  //函数结束

注：数组元素的下标从0开始，如果用int a[10]定义数组，则最大下标为9，不存在数组元素a[10]。

6.1.3一维数组的初始化

在定义数组的同时给各数组元素赋值，称为数组的初始化。
（1）将数组中各元素的初值顺序放在一对花括号内，数据间用逗号隔开。
如：int a[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}；
（2）也可以只给数组中的一部分元素赋值，剩下未赋值的元素系统默认赋值0。
如：int a[10]={0,1,2,3,4}；
（3）在对全部数组元素赋初值时，由于数据的个数已经确定，因此可以不指定数组长度。
如：int a[5]={1,2,3,4,5}；可以写成int a[ ]={1,2,3,4,5}；

6.1.4一维数组程序举例

【例6.2】用数组来处理求Fibonacci数列问题。

#include                             //编译预处理指令
int main()                                    //定义主函数
{                                             //函数开始
	int i;                                    //定义整形i
	int f[20] = { 1,1 };                      //定义数组f含20个元素，前两个元素赋值为1
	for (i = 2; i < 20; i++)                  //for循环，i赋值为2，当i小于20时，f[i]为前两个元素相加，然后i自加1
		f[i] = f[i - 2] + f[i - 1];
	for (i = 0; i < 20; i++)                  //这个for循环是整格式的，之前写过，不在赘述
	{
		if (i % 5 == 0)printf("\n");
		printf("%12d", f[i]);
	}
	printf("\n");                             //输出换行符
	return 0;                                 //函数值返回0
}                                             //函数结束

【例6.3】有10个地区的面积，要求对它们按由小到大的顺序排列。

#include                                               //编译预处理指令
int main()                                                      //定义主函数
{                                                               //函数开始
	int a[10];                                                  //定义整型数组包含十个元素
	int i, j, t;                                                //定义整形i，j，t
	printf("input 10 numbers:\n");                              //输出input 10 numbers:\n
	for (i = 0; i < 10; i++)                                    //for循环，使数组十个元素赋上输入的十个值
		scanf_s("%d", &a[i]);
	printf("\n");
	for (j = 0 ; j < 9; j++)                                    //for循环，执行起泡法比较，使元素按从小到大比较
		for(i=0;i<9-j;i++)
			if (a[i] > a[i + 1])
			{
				t = a[i]; a[i] = a[i + 1]; a[i + 1] = t;
			}
	printf("the sorted number:\n");                             //输出the sorted number:\n
	for (i = 0; i < 10; i++)                                    //for循环，输出十个数组
		printf("%d ", a[i]);
	printf("\n");
	return 0;                                                   //函数值返回0
}                                                               //函数结束

运行结果如下：

input 10 numbers:
34 67 90 43 124 87 65 99 132 26

the sorted number:
26 34 43 65 67 87 90 99 124 132

可以看到，在写出例6.3时，使用了一种比较的方法，起泡法，其基本思路是每次将相邻两个数比较，将小的调到前面。除此之外，排序的算法有多种，常用的还有选择法，希尔法，后续遇到了再介绍。

6.2怎样定义和引用二维数组

二维数组常称为矩阵。

6.2.1怎样定义二维数组

二维数组定义的一般形式为：类型说明符数组名[常量表达式][常量表达式]

6.2.2怎样引用二维数组的元素

二维数组元素的表示形式为：数组名[下标][下标]
注：要区分定义数组时用的a[3][4]和引用元素时的a[3][4]的区别，前者的3和4来定义数组的维数和各维的大小，后者的3和4是数组元素的下标值，代表行序号为3，列序号为4的元素。

6.2.3二维数组的初始化

可以用“初始化列表”对二维数组初始化。
（1）分行给二维数组赋初值。
如：int a[3][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}}
（2）可以将所有数据写在一个花括号内，按数组元素在内存中的排列顺序对各元素赋初值。
如：int a[3][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}
（3）可以对部分元素赋初值。
如：int a[3][4]={{1},{5},{9}}
其他没赋值的元素自动为0。

6.2.4二维数组程序举例

【例6.4】将一个二维数组行和列的元素互换，存到另一个二维数组中。

#include                             //编译预处理指令
int main()                                    //定义主函数
{                                             //函数开始
	int a[2][3] = { {1,2,3},{4,5,6} };        //定义二维数组a有2行3列并赋值
	int b[3][2], i, j;                        //定义二维数组b有3行2列，定义整形i，j
	printf("array a:\n");                    
	for (i = 0; i <= 1; i++)                  //for循环，处理a数组中的一行各元素
	{
		for (j = 0; j <= 2; j++)              //for循环，处理a数组中每一行各列的元素
		{
			printf("%5d", a[i][j]);           //输出a数组的一个元素
			b[j][i] = a[i][j];                //将a数组元素的值赋给b数组相应元素
		}
		printf("\n");
	}
	printf("array b:\n");
	for (i = 0; i <= 2; i++)                  //for循环，处理b数组中一行中各元素
	{
		for (j = 0; j <= 1; j++)              //for循环，处理b数组中每一行各列的元素
			printf("%5d", b[i][j]);           //输出b数组的一个元素
		printf("\n");
	}
	return 0;                                 //函数值返回0
}                                             //函数结束

【例6.5】有一个3*4的矩阵，要求编程序求出其中值最大的那个元素的值，以及其所在的行号和列号。

#include                                             //编译预处理指令
int main()                                                    //定义主函数
{                                                             //函数开始
	int i, j, row = 0, colum = 0, max;                        
	int a[3][4] = { {1,2,3,4},{9,8,7,6},{-10,10,-5,2} };
	max = a[0][0];
	for(i=0;i<=2;i++)                                         //for循环，a数组行
		for(j=0;j<=3;j++)                                     //for循环，a数组列
			if (a[i][j] > max)                                
			{
				max = a[i][j];                               //如果某元素大于max，就取代max的原值
				row = i;                                    
				colum = j;
			}
	printf("max=%d\nrow=%d\ncolum=%d\n", max, row, colum);
	return 0;
}

6.3字符数组

c语言中没有字符串类型，也没有字符串变量，字符串是存放在字符型数组中的。

6.3.1怎样定义字符数组

char c[10]；
c[0]=‘i’

6.3.2字符数组的初始化

char c[10]={‘i’，‘’，‘a’，‘m’，‘’，‘h’，‘a’，‘p’，‘p’，‘y’};
也可以定义和初始化二维字符数组。
（这两小节类比一维和二维数组，就不多赘述）

6.3.3怎样引用字符数组中的元素

可以引用字符数组中的一个元素，得到一个字符。
【例6.6】输出一个已知的字符串

#include                                                                          //编译预处理指令
int main()                                                                                 //定义主函数
{                                                                                          //函数开始
	char c[15] = { 'I',' ','a','m',' ','a',' ','s','t','u','d','e','n','t','.' };          //字符数组初始化
	int i;                                                                                 //定义整型i
	for (i = 0; i < 15; i++)                                                               //for循环挨个输出数组
		printf("%c", c[i]);
	printf("\n");                                                                          //输出换行符
	return 0;                                                                              //函数值返回0
}                                                                                          //函数结束

这个例子是用循环结构逐个输出字符数组。
【例6.7】同样也是循环结构输出，只不过用的二维数组，属于加深印象，就不在展示。

6.3.4字符串和字符串结束标志

为了测定字符串的实际长度，c语言规定了一个“字符串结束标志”，以字符‘\0’作为结束标志。如果字符数组中存有若干字符，前面九个字符都不是空字符（‘\0’），而第十个字符是‘\0’,则认为数组中有一个字符串，其有效字符为9个。
注：c系统在用字符数组存储字符串常量时会自动加一个‘\0’作为结束符。

6.3.5字符数组的输入和输出

两种方式：
（1）逐个字符输入输出。用格式符“%c”输入或输出一个字符。
（2）将整个字符串一次输入或输出。用“%s”格式符，意思是对字符串（string）的输入输出。
例：

char c[ ]={“china”}；                  
printf（“%s\n”,c）；

注：
（1）输出的字符中不包括结束符’\0’。
（2）用“%s”格式符输出字符串时，printf函数中的输出项是字符数组名，而不是数组元素。
不能写成这种形式：printf（“%s”，c[0]）；
（3）如果数组长度大于字符串的实际长度，也只输出到遇到‘\0’时输出就结束。
（4）如果一个字符数组中包括一个以上‘\0’，则遇到第一个‘\0’时输出就结束。
（5）可以用scanf函数输入一个字符串。&1：scanf函数中的输入项如果是字符数组名，不要再加地址符&，因为在c语言中数组名代表该数组第一个元素的地址。

6.3.6使用字符串处理函数

1.puts函数——输出字符串函数
一般形式为 puts（字符数组）
2.gets函数——输入字符串的函数
一般形式为 gets（字符数组）
注：用puts和gets函数只能输出或输入一个字符串，不能写成puts（str1，str2）或gets（str1，str2）
3.strcat函数——字符串连接函数
一般形式为 stract（字符数组1，字符数组2）
说明：
（1）字符数组1必须足够大，以便容纳连接后的新字符串。
（2）连接前2个字符串的后面都有‘\0’，连接时将字符串1后面的‘\0’取消，只在新串最后保留‘\0’。
4.strcpy和strncpy函数——字符串复制函数
一般形式为 strcpy（字符数组1，字符数组2）
说明：
（1）字符数组1必须定义得足够大，以便容纳被复制的字符串2.
（2）“字符数组1”必须写成数组名形式（如str1），“字符串2”可以是字符数组名，也可以是一个字符串常量。
（3）如果在复制前未对str1数组初始化或赋值，则str1各字节中的内容是无法预知的，复制时将str2中的字符串和其后的‘\0’一起复制到字符数组1中，取代字符数组1中的前面6个字符，最后4个字符并不一定是‘\0’，而是str1中原有的最后四个字节的内容。
（4）不能用赋值语句将一个字符串常量或字符数组直接给一个字符数组。字符数组名是一个地址常量，他不能改变值，正如数值型数组名不能被赋值一样。只能用strcpy函数将一个字符串复制到另一个字符数组中去。用赋值语句只能将一个字符赋给一个字符型变量或字符数组元素。
（5）可以用strncpy函数将字符串2中前面n个字符复制到字符数组1中去。
5.strcmp函数——字符串比较函数
一般形式为 strcmp（字符串1，字符串2）
说明：
（1）如全部字符相同，则认为两个字符串相等。
（2）若出现不相同的字符，则以第一对不相同的字符的比较结果为准
结果说明：
（1）如果字符串1与字符串2相同，则函数值为0。
（2）如果字符串1>字符串2，则函数值为一个正整数。
（3）如果字符串1<字符串2，则函数值为一个负整数。
一般比较形式为：

if（strcmp（str1，str2）>0）
     printf（“yes”）；

6.strlen函数——测字符串长度的函数
一般形式为strlen（字符数组）
7.strlwr函数——转换为小写的函数
一般形式为strlwr（字符串）
8.strupr函数——转换为大写的函数
一般形式为strupr（字符串）

注：在使用字符串处理函数时，应当在程序文件的开头用

#include

6.3.7字符数组应用举例

【例6.8】输入一行字符，统计其中有多少个单词，单词之间用空格隔开。

#include                                             //编译预处理指令
#include                                            //调用字符串函数库
int main()                                                    //定义主函数
{                                                             //函数开始
	char string[81];                                          //定义字符数组
	int i, num = 0, word = 0;                                 //定义整型并赋值
	char c;                                                   //定义字符
	gets_s(string);                                           //输入字符赋给string数组
	for (i = 0; (c = string[i]) != '\0'; i++)                 //for循环，直到检测到‘\0’结束
		if (c == ' ')                                         //如果c等于空格，word等于0
			word = 0;
		else if (word == 0)                                   //当word等于0时，word等于1.num加1
		{
			word = 1;
			num++;
		}
	printf("there are %d words in this line.\n", num);        //输出结果
	return 0;                                                 //函数值返回0
}                                                             //函数结束

结果为：

I am a student.
there are 4 words in this line.

注：因为visual studio 2019认为gets（）是不安全的，所以要用gets_s（）。
【例6.9】有三个字符串，要求找出其中“最大”者。

#include                                            //编译预处理指令
#include                                           //调用字符串函数库
int main()                                                   //定义主函数
{                                                            //函数开始
	char str[3][20];                                         //定义二维字符数组
	char string[20];                                         //定义一维字符数组
	int i;                                                   //定义整型i
	for (i = 0; i < 3; i++)                                  //for循环，输入三个字符串赋给str数组
		gets_s(str[i]);
	if (strcmp(str[0], str[1]) > 0)                          //比较，将大的字符串赋给string，下面也是重复此过程
		strcpy_s(string, str[0]);
	else
		strcpy_s(string, str[1]);
	if (strcmp(str[2], string) > 0)
		strcpy_s(string, str[2]);
	printf("\nthe largest string is:\n%s\n", string);         //输出结果
	return 0;                                                 //函数值返回0
}                                                             //函数结束