随我与数组大战“三百回合”

目录

 前言

1. 数组的概念

2. ⼀维数组的创建和初始化

2.1 数组创建

2.2 数组的初始化

 2.3 数组的类型

3. ⼀维数组的使用

3.1 数组下标

3.2 数组元素的打印

        3.3 数组的输入

4. ⼀维数组在内存中的存储

5. sizeof计算数组元素个数

6. ⼆维数组的创建

6.1 ⼆维数组得概念

6.2 二维数组的创建

7. ⼆维数组的初始化

7.1 不完全初始化

7.2 完全初始化

7.3 按照行初始化

7.4 初始化时省略行,但是不能省略列

8. ⼆维数组的使用

8.1 ⼆维数组的下标

8.2 ⼆维数组的输⼊和输出

9. ⼆维数组在内存中的存储

10. C99中的变长数组

11. 数组练习

总结


 前言

时隔多日,终于再次产出一篇文章。这篇文章是关于数组的内容,篇幅较长,需要耐心阅读哦!并且可以边看边上手敲代码。


1. 数组的概念

数组是⼀组相同类型元素的集合;从这个概念中我们就可以发现2个有价值的信息:

  • 数组中存放的是1个或者多个数据,但是数组元素个数不能为0。

  • 数组中存放的多个数据,类型是相同的。

数组分为⼀维数组和多维数组,多维数组⼀般⽐较多⻅的是⼆维数组。


2. ⼀维数组的创建和初始化

2.1 数组创建

type  arr_name[常量值];

存放在数组的值被称为数组的元素,数组在创建的时候可以指定数组的⼤⼩和数组的元素类型

  • type 指定的是数组中存放数据的类型,可以是: char、short、int、float 等,也可以⾃
    定义的类型。
  • arr_name 指的是数组名的名字,这个名字根据实际情况,起的有意义就⾏。
  • [ ] 中的常量值是⽤来指定数组的⼤⼩的,这个数组的⼤⼩是根据实际的需求指定就⾏。

比如:我们想存储某个班级50个人的年龄,就可以创建一个数组,如下:

int age[50];

当然还可以创建其他类型和大小的数组:

char ch[26];
double score[10];

2.2 数组的初始化

创建数组的时候,我们需要给定一些初始值,这就称为初始化。那数组如何初始化呢?                数组的初始化⼀般使⽤⼤括号,将数据放在⼤括号中。

//完全初始化
int arr[5] = {1,2,3,4,5};

//不完全初始化
int arr2[6] = {1};//第⼀个元素初始化为1,剩余的元素默认初始化为0

//错误的初始化 - 初始化项太多
int arr3[3] = {1, 2, 3, 4};

 2.3 数组的类型

数组也是有类型的,数组算是⼀种⾃定义类型,去掉数组名留下的就是数组的类型。你分析如下代码的数组类型。

int arr1[10];
int arr2[12];
char ch[5];

arr1数组的类型是 int [10]
arr2数组的类型是 int[12]
ch 数组的类型是 char [5]


3. ⼀维数组的使用

学习了⼀维数组的基本语法,⼀维数组可以存放数据,存放数据的⽬的是对数据的操作,那我们如何使⽤⼀维数组呢?

3.1 数组下标

C语⾔规定数组是有下标的,下标是从0开始的,假设数组有n个元素,最后⼀个元素的下标是n-1,下标就相当于数组元素的编号,如下:

随我与数组大战“三百回合”_第1张图片

 在C语⾔中数组的访问提供了⼀个操作符 [] ,这个操作符叫:下标引⽤操作符
有了下标访问操作符,我们就可以轻松的访问到数组的元素了,⽐如我们访问下标为7的元素,我们就可以使⽤ arr[7] ,想要访问下标是3的元素,就可以使⽤ arr[3] ,如下代码:

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输出的结果:

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3.2 数组元素的打印

接下来,如果想要访问整个数组的内容,那怎么办呢?
只要我们产⽣数组所有元素的下标就可以了,那我们使⽤for循环产⽣0~9的下标,接下来使⽤下标访问就⾏了。

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输出的结果:

3.3 数组的输入

明⽩了数组的访问,当然我们也根据需求,⾃⼰给数组输⼊想要的数据,如下:

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输出结果:

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4. ⼀维数组在内存中的存储

有了前⾯的知识,我们其实使⽤数组基本没有什么障碍了,如果我们要深⼊了解数组,我们最好能了解⼀下数组在内存中的存储。
依次打印数组元素的地址:

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输出的结果:

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从输出的结果我们分析,数组随着下标的增⻓,地址是由⼩到⼤变化的,并且我们发现每两个相邻的元素之间相差4(因为⼀个整型是4个字节)。所以我们得出结论:数组在内存中是连续存放的

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5. sizeof计算数组元素个数

在遍历数组的时候,我们经常想知道数组的元素个数,那C语⾔中有办法使⽤程序计算数组元素个数吗?答案是有的,可以使⽤sizeof。sizeof 中C语⾔是⼀个关键字,是可以计算类型或者变量⼤⼩的,其实 sizeof 也可以计算数组的⼤⼩。
⽐如:

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这⾥输出的结果是40,计算的是数组所占内存空间的总⼤⼩,单位是字节。
我们⼜知道数组中所有元素的类型都是相同的,那只要计算出⼀个元素所占字节的个数,数组的元素个数就能算出来。这⾥我们选择第⼀个元素算⼤⼩就可以。

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接下来就能计算出数组的元素个数:

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这⾥的结果是:10,表⽰数组有10个元素。以后在代码中需要数组元素个数的地⽅就不⽤固定写死了,使⽤上⾯的计算,不管数组怎么变化,计算出的⼤⼩也就随着变化了。


6. ⼆维数组的创建

6.1 ⼆维数组得概念

前⾯学习的数组被称为⼀维数组,数组的元素都是内置类型的,如果我们把⼀维数组做为数组的元
素,这时候就是⼆维数组,⼆维数组作为数组元素的数组被称为三维数组,⼆维数组以上的数组统称为多维数组。

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6.2 二维数组的创建

那我们如何定义⼆维数组呢?语法如下:

type arr_name[常量值1][常量值2];
//例如:
int arr[3][5];
double data[2][8];

解释:上述代码中出现的信息

  • 3表⽰数组有3⾏
  • 5表⽰每⼀⾏有5个元素
  • int 表⽰数组的每个元素是整型类型
  • arr 是数组名,可以根据⾃⼰的需要指定名字

data数组意思基本⼀致。

7. ⼆维数组的初始化

在创建变量或者数组的时候,给定⼀些初始值,被称为初始化。那⼆维数组如何初始化呢?像⼀维数组⼀样,也是使⽤⼤括号初始化的。

7.1 不完全初始化

int arr1[3][5] = {1,2};
int arr2[3][5] = {0};

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7.2 完全初始化

int arr3[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};

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7.3 按照行初始化

int arr4[3][5] = {{1,2},{3,4},{5,6}};

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7.4 初始化时省略行,但是不能省略列

int arr5[][5] = {1,2,3};
int arr6[][5] = {1,2,3,4,5,6,7};
int arr7[][5] = {{1,2}, {3,4}, {5,6}};

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8. ⼆维数组的使用

8.1 ⼆维数组的下标

当我们掌握了⼆维数组的创建和初始化,那我们怎么使⽤⼆维数组呢?
其实⼆维数组访问也是使⽤下标的形式的,⼆维数组是有⾏和列的,只要锁定了⾏和列就能唯⼀锁定数组中的⼀个元素。C语⾔规定,⼆维数组的⾏是从0开始的,列也是从0开始的,如下所⽰:

int arr[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};

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图中最右侧绿⾊的数字表⽰⾏号,第⼀⾏蓝⾊的数字表⽰列号,都是从0开始的,⽐如,我们说:第2行,第4列,快速就能定位出7。

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输出的结果如下:

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8.2 ⼆维数组的输⼊和输出

访问⼆维数组的单个元素我们知道了,那如何访问整个⼆维数组呢?
其实我们只要能够按照⼀定的规律产⽣所有的⾏和列的数字就⾏;以上⼀段代码中的arr数组为例,⾏的选择范围是0~2,列的取值范围是0~4,所以我们可以借助循环实现⽣成所有的下标。

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输入和输出的结果:

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9. ⼆维数组在内存中的存储

像⼀维数组⼀样,我们如果想研究⼆维数组在内存中的存储⽅式,我们也是可以打印出数组所有元素的地址的。代码如下:

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输出的结果:

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从输出的结果来看,每⼀⾏内部的每个元素都是相邻的,地址之间相差4个字节,跨⾏位置处的两个元素(如:arr[0][4]和arr[1][0])之间也是差4个字节,所以⼆维数组中的每个元素都是连续存放的。如下图所⽰:


10. C99中的变长数组

在C99标准之前,C语⾔在创建数组的时候,数组⼤⼩的指定只能使⽤常量、常量表达式,或者如果我们初始化数据的话,可以省略数组⼤⼩。如:

int arr1[10];
int arr2[3+5];
int arr3[] = {1,2,3};

这样的语法限制,让我们创建数组就不够灵活,有时候数组⼤了浪费空间,有时候数组⼜⼩了不够⽤的。C99中给⼀个变⻓数组(variable-length array,简称 VLA)的新特性,允许我们可以使⽤变量指定数组⼤⼩。请看下⾯的代码:

int n = a+b;
int arr[n];

上⾯⽰例中,数组 arr 就是变⻓数组,因为它的⻓度取决于变量 n 的值,编译器没法事先确定,只
有运⾏时才能知道 n 是多少。
变⻓数组的根本特征,就是数组⻓度只有运⾏时才能确定,所以变⻓数组不能初始化。它的好处是程序员不必在开发时,随意为数组指定⼀个估计的⻓度,程序可以在运⾏时为数组分配精确的⻓度。有⼀个⽐较迷惑的点,变⻓数组的意思是数组的⼤⼩是可以使⽤变量来指定的,在程序运⾏的时候,根据变量的⼤⼩来指定数组的元素个数,⽽不是说数组的⼤⼩是可变的。数组的⼤⼩⼀旦确定就不能再变化了。遗憾的是在VS2022上,虽然⽀持⼤部分C99的语法,没有⽀持C99中的变⻓数组,没法测试。

#include 
int main()
{
    int n = 0;
    scanf("%d", &n);//根据输⼊数值确定数组的⼤⼩
    int arr[n];
    int i = 0;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        scanf("%d", &arr[i]);
    }
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}


11. 数组练习

练习1:多个字符从两端移动,向中间汇聚
编写代码,演⽰多个字符从两端移动,向中间汇聚

随我与数组大战“三百回合”_第25张图片

练习2:⼆分查找
在⼀个升序的数组中查找指定的数字n,很容易想到的⽅法就是遍历数组,但是这种⽅法效率⽐较低。⽐如我买了⼀双鞋,你好奇问我多少钱,我说不超过300元。你还是好奇,你想知道到底多少,我就让你猜,你会怎么猜?你会1,2,3,4...这样猜吗?显然很慢;⼀般你都会猜中间数字,⽐如:150,然后看⼤了还是⼩了,这就是⼆分查找,也叫折半查找。

随我与数组大战“三百回合”_第26张图片

求中间元素的下标,使⽤ mid = (left+right)/2 ,如果left和right⽐较⼤的时候可能存在问
题,可以使⽤下⾯的⽅式:

mid = left+(right-left)/2;

总结

数组这章内容在C语言中也是相当重要的。C语言入门接触的第一个数据结构,也是一个自定义类型变量。所以更需要多敲代码,多多重复,百炼成钢

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