C语言从入门到实战——数组

数组

在程序设计中，为了方便处理数据把具有相同类型的若干变量按有序形式组织起来——称为数组。
数组就是在内存中连续的相同类型的变量空间。同一个数组所有的成员都是相同的数据类型，同时所有的成员在内存中的地址是连续的。

数组属于构造数据类型：
一个数组可以分解为多个数组元素：这些数组元素可以是基本数据类型或构造类型。

int a[10];  
struct Stu boy[10];

按数组元素类型的不同，数组可分为：数值数组、字符数组、指针数组、结构数组等类别。

int a[10];//数值数组
char s[10];//字符数组
char *p[10];//指针数组
struct Stu girl[10]; //结构数组

通常情况下，数组元素下标的个数也称为维数，根据维数的不同，可将数组分为一维数组、二维数组、三维数组、四维数组等。通常情况下，我们将二维及以上的数组称为多维数组。

1.一维数组

1) 定义和使用
数组名字符合标识符的书写规定(数字、英文字母、下划线)
数组名不能与其它变量名相同，同一作用域内是唯一的
方括号[ ]中常量表达式表示数组元素的个数

int a[3]表示数组a有3个元素
其下标从0开始计算，因此3个元素分别为a[0],a[1],a[2]

定义数组时[ ]内最好是常量，使用数组时[ ]内即可是常量，也可以是变量。

#include 

int main()
{
	int a[10];//定义了一个数组，名字叫a，有10个成员，每个成员都是int类型
	//a[0]…… a[9]，没有a[10]
	//没有a这个变量，a是数组的名字，但不是变量名，它是常量
	a[0] = 0;
	//……
	a[9] = 9;

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		a[i] = i; //给数组赋值
	}

	//遍历数组，并输出每个成员的值
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

2) 初始化
在定义数组的同时进行赋值，称为初始化。全局数组若不初始化，编译器将其初始化为零。局部数组若不初始化，内容为随机值。

int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量
int a[10] = { 1, 2, 3 };//初始化前三个成员，后面剩余的所有元素都设置为0
int a[10] = { 0 };//所有的成员都设置为0
//[]中不定义元素个数，定义时必须初始化
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };//定义了一个数组，有5个成员

3)数组名
数组名是一个地址的常量，代表数组中首元素的地址。

#include 

int main()
{
	int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量

	printf("a = %p\n", a);
	printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);

	int n = sizeof(a); //数组占用内存的大小，10个int类型，10 * 4  = 40
	int n0 = sizeof(a[0]);//数组第0个元素占用内存大小，第0个元素为int，4

	int i = 0;
	for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

4）小练习
寻找一维数组的最值

#include 

int main()
{
	int a[] = {  1, -2, 3,- 4, 5, -6, 7, -8, -9, 10 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量

	int i = 0;
	int max = a[0];
	for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
	{
		if (a[i] > max)
		{
			max = a[i];
		}
	}
	printf("数组中最大值为：%d\n", max);

	return 0;
}

一维数组的逆置

#include 

int main()
{
	int a[] = {  1, -2, 3,- 4, 5, -6, 7, -8, -9, 10 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量

	int i = 0;
	int j = sizeof(a) / sizeof(a[0]) -1;
	int tmp;

	while (i < j)
	{
		tmp = a[i];
		a[i] = a[j];
		a[j] = tmp;
		i++;
		j--;
	}

	for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

冒泡法排序

算法思路：（升序）
1 比较相邻的元素，如果前一个比后一个元素大，交换这两个元素
2 对每一组相邻元素做同样的操作，执行完毕后，找到第一个最大值
3 重复上述步骤，同时每次比较次数-1，直到不需要比较为止

实例动画如下：
ps：动画引用了“小小范同学_”的冒泡排序简

#include 

int main()
{
	int a[] = {  1, -2, 3,- 4, 5, -6, 7, -8, -9, 10 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量

	int i = 0;
	int j = 0;
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
	int tmp;

	//1、流程
	//2、试数
//嵌套循环，外层控制冒泡的层数，内层比较相邻数值
	for (i = 0; i < n-1; i++)
	{
		for (j = 0; j < n - i -1 ; j++)//内循环的目的是比较相邻的元素，把大的放到后面
		{
			if (a[j]  > a[j + 1])
			{
				tmp = a[j];
				a[j] = a[j+1];
				a[j+1] = tmp;
			}
		}
	}
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	printf("\n");

	return 0;
}

2.二维数组

1) 定义和使用
二维数组定义的一般形式是：
类型说明符 数组名[常量表达式1][常量表达式2]
其中常量表达式1表示第一维下标的长度，常量表达式2 表示第二维下标的长度。

int a[3][4];

命名规则与一维数组相同
定义了一个三行四列的数组，数组名为a其元素类型为整型，该数组的元素个数为3×4个，即：

二维数组a是按行进行存放的，先存放a[0]行，再存放a[1]行、a[2]行，并且每行有四个元素，也是依次存放的。

二维数组在概念上是二维的：其下标在两个方向上变化，对其访问一般需要两个下标。
在内存中并并存在二维数组，二维数组实际的硬件存储器是连续编址的，也就是说内存中只有一维数组，即放完一行之后顺次放入第二行，和一维数组存放方式是一样的。

#include 

int main()
{
	//定义了一个二维数组，名字叫a
	//由3个一维数组组成，这个一维数组是int [4]
	//这3个一维数组的数组名分别为a[0],a[1],a[2]
	int a[3][4];

	a[0][0] = 0;
	//……
	a[2][3] = 12;

	//给数组每个元素赋值
	int i = 0;
	int j = 0;
	int num = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			a[i][j] = num++;
		}
	}

	//遍历数组，并输出每个成员的值
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			printf("%d, ", a[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}

	return 0;
}

2) 初始化

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

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

	//可以只给部分元素赋初值，未初始化则为0
	int a[3][4] = { 1, 2, 3, 4  };

	//所有的成员都设置为0
	int a[3][4] = {0};

	//[]中不定义元素个数，定义时必须初始化
	int a[][4] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};

3) 数组名
数组名是一个地址的常量，代表数组中首元素的地址。

#include 

int main()
{
	//定义了一个二维数组，名字叫a
	//二维数组是本质上还是一维数组，此一维数组有3个元素
//每个元素又是一个一维数组int[4]
	int a[3][4] = { 1, 2, 3, 4 , 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12  };

	//数组名为数组首元素地址，二维数组的第0个元素为一维数组
	//第0个一维数组的数组名为a[0]
	printf("a = %p\n", a);
	printf("a[0] = %p\n", a[0]);
	
	//测二维数组所占内存空间，有3个一维数组，每个一维数组的空间为4*4
	//sizeof(a) = 3 * 4 * 4 = 48
	printf("sizeof(a) = %d\n", sizeof(a));

	//测第0个元素所占内存空间，a[0]为第0个一维数组int[4]的数组名，4*4=16
	printf("sizeof(a[0]) = %d\n", sizeof(a[0]) );

	//测第0行0列元素所占内存空间，第0行0列元素为一个int类型，4字节
	printf("sizeof(a[0][0]) = %d\n", sizeof(a[0][0]));

	//求二维数组行数
	printf("i = %d\n", sizeof(a) / sizeof(a[0]));

	// 求二维数组列数
	printf("j = %d\n", sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]));

	//求二维数组行*列总数
	printf("n = %d\n", sizeof(a) / sizeof(a[0][0]));

	return 0;
}

3.多维数组

多维数组的定义与二维数组类似，其语法格式具体如下：
数组类型修饰符 数组名 [n1][n2]…[nn];

int a[3][4][5];

定义了一个三维数组，数组的名字是a，数组的长度为3，每个数组的元素又是一个二维数组，这个二维数组的长度是4，并且这个二维数组中的每个元素又是一个一维数组，这个一维数组的长度是5，元素类型是int。

#include 

int main()
{
	//int a[3][4][5] ;//定义了一个三维数组，有3个二维数组int[4][5]
	int a[3][4][5] = { { { 1, 2, 3, 4, 5 }, { 6, 7, 8, 9, 10 }, { 0 }, { 0 } }, { { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 } }, { { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 } } };

	int i, j, k;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		for (j = 0; j < 4; j++)
		{
			for (k = 0; k < 5; k++)
			{
				//添加访问元素代码
				printf("%d, ", a[i][j][k]);
			}
			printf("\n");
		}
	}
	return 0;
}