C程序设计基础（4）：数组（数组声明与使用、数组内存操作）、字符串

  上一节中，我们学习了循环结构语句的作用及使用方法。但在一般解题过程中，常常会出现需要多组数据同时考虑的情况。这是，对一组大量数据一一声明并操作，显然不具有可行性，这时候，就需要使用数组来存放一系列数据。下面，我们将了解数组的概念，数组声明与使用，以及数组内存的操作（初始化，数组复制等）。后面，我们将顺带了解字符串相关内容。

数组概念

  请大家先考虑以下数学中的数列，它们使用下标来区分其中元素。数组中元素的存储方式与数列相同，数组中的每一个元素都具有自己的唯一索引（即下标）。比如，n个元素的数组，索引为0~n-1。通过这个索引，可以定位到该元素，并对其进行读写操作。

  （本段原理内容仅供有兴趣的读者了解，不要求一定掌握）C语言中，数组的存储形式为一段连续的内存。数组声明时，系统将为这个数组分配一段连续的内存空间，大小为元素个数乘以元素数据类型，元素按照顺序存储在其中。实际上，数组本身（不加任何索引，仅数组名称）也是一个变量，它是一个指向数组的首部的指针（有关指针的内容将在后几节给出）。在调用一个数组元素时，系统通过数组下标和元素大小计算地址偏移量，再根据数组首部指针计算出数组元素的真实地址，就可以对这个地址上的数据进行操作。

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数组操作

数组声明

  **与其他变量相同，数组在使用前需要进行声明。**声明语法：

type name[size];

其中，

• type: 数组中元素的类型，一个数组中元素的类型只能有一个
• name: 数组的名称，命名规则与变量相同
• size: 数组的大小，注意：数组大小非数组最后一个元素的索引，实际索引为[0]到[size-1]

数组使用

语法示例：

int a[100];
a[0] = 1;

使用时，name[index]就可以指定一个数组中的一个元素，并能像变量一样操作。索引可以是一个变量或者一个表达式，其他用法与单个变量完全相同，这里就不赘述。

注意，如果想要将一个数组a赋值给另一个数组b，不能直接赋值，由于数组本身是一个指针，如果这样赋值，则会使数组b指针指向a，a和b将会是同一个数组，改变数组a元素，b也会改变。如果想要进行数组按值赋值，请见下文“内存赋值”

下面用一个样例展示数组与循环语句结合的用法，a[i]为从1加到i的和，

int a[100];
memset(a, 0, sizeof(a));
for (int i = 1; i < 100; i++)
    a[i] = a[i - 1] + i;

其中的memset语句将在下面的数组内存操作中讲到

多维数组

某些情况下，我们可能需要一个表来存储数据，这就用到了二维数组。通过数组声明，我们可以使用二维、三维甚至多维的数组。
使用多个方括号就可以声明和使用多维数组，下面用一个样例说明：

int a[100][100];
a[0][1] = 1;
printf("%d\n", a[0][1]);

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数组内存操作

对数组内存的操作需要引用头文件string.h

内存赋值 memset

  新声明一个数组后，系统并不会自动清空这个位置上的原有数据，这时，不过不加初始化就读取，极有可能遇到意外情况（读取到一个无意义数据）（参考烫烫烫和屯屯屯等）。这就需要将整个数组进行初始化（一般为置零），memset语句就提供了整块内存赋值的功能。

memset(array_name, value, size);

其中：

• array_name: 数组名称，也即数组指针
• value: 要赋的值，一般为0，若不是，则在多字节变量中会遇到问题（下面会说到）
• size: 要赋值的字节数，注意：是字节数而不是元素个数，字节数为元素个数和元素类型字节数的乘积

以下为示例，

int c[100];
memset(c, 0, sizeof(c));

其中，sizeof(c)语句获取了整个c数组的大小（已经乘过元素类型字节数）

注意：内存赋值时，是将所指定的每一字节都赋值为value，如果value不是0，则单字节变量不受影响，而多字节元素则会导致一个元素中的值不为value，假设value=1，赋值给双字节变量a[0]，则有a[0]=0b0000000100000001=257.

内存复制 memcpy

  如果想要将一个数组的值复制给另一个数组，不能直接将两个数组指针变量进行赋值，那样只会导致地址传递，最后两个数组成为一个。需要使用下面要说的memcpy语句，

memcpy(Dst, Src, size);

其中：

• Dst: 赋值的目标数组指针
• Src: 赋值源数组指针
• size: 需要复制的字节数（注意：是字节数）

下面展示一个内存复制的样例

#include 
#include 

int main()
{
	int a[100], b[100];
	for (int i = 0; i < 100; i++)
		a[i] = i;
	memcpy(b, a, sizeof(a));

	for (int i = 0; i < 10; i++)
		printf("%d\n", b[i]);
	a[0] = 100;
	printf("a[0] is: %d\n", a[0]);
	printf("b[0] is: %d\n", b[0]);
	return 0;
}

从输出结果可以看出，数组a的所有值传给了数组b，并且，数组a中值的改变不会对b造成任何影响。

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字符串

  实际上，字符串也是一个字符（char）类型的数组，字符串的每一个字符按位存储在数组中。字符串有效值的最后，需要有一个值为0的元素（结束符）来标志数组的结束。所以，字符串数组所能存储的最大字符数为数组长度减一。

字符串的声明和使用

字符串的声明和使用与普通数组完全相同，不过赋值时，可以直接给它赋一个用双引号包含的常量字符串，下面的示例将使用它，

char string[100];
memset(string, 0, sizeof(string));
string = "Hello World!\n";
printf("%s", string);

也可以使用一个字符串常量来对一个字符串变量进行初始化，这时候可以不指定数组长度，默认常量长度+1（结束标志）。

char string[] = "Hello";
printf("%d\n", sizeof(string));

字符串的输出和输出

字符串IO主要有两种方式：scanf/printf和gets/puts

对于scanf/printf格式化输入输出：

语法示例：

printf("%s\n", string);
scanf("%s", string); //没有&

• printf输出直接使用即可，转换说明为%s
• scanf转换说明也是%s，但需要注意：
  • 由于数组变量就是一个指针，在scanf的参数位置不需要再加提领标识符&，示例：scanf("%s", string)
  • scanf仅能读取一段连续的字符串，遇到空字符串会停止，如"Hello world"，只能读入"Hello"

对于gets/puts字符串输入输出

语法示例：

gets(string);
puts(string);

• gets能够读取一整行内容，读到换行符或者EOF停止
• puts能够输出一个字符串，最后将会附带一个\n换行符

字符串长度函数strlen

char string[] = "Hello World";
printf("%d\n", strlen(string));

strlen函数将返回字符串变量中真实字符串的长度（不包含结束符）。它将逐个搜索变量，直到找到一个值为0（字符串结束符）的位置，停止计数并返回。