C语言数组

1.数组的概念

**数组是一组相同类型元素的集合；**从这个概念中我们可以发现两个有价值的信息：

• 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组，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见的是二维数组。

2.一维数组的创建和初始化

2.1一维数组创建的基本语法如下：

type arr_name[常量值];

存放在数组的值被称为数组元素，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指的是数组的名字，这个名字根据实际情况，起的有意义就行。
• [ ]中常量值是用来指定数组大小的，这个数组的大小是根据实际的需求指定即可。

比如：我们现在想存储某个班级的20人的数学成绩，那我们就可以创建一个数组，如下：

int math[20];

当然我们也可以根据需要创建其他类型和大小数组：

char ch[8];
double score[10];

2.2数组的初始化

有时候，数组在创建的时候，我们需要给顶一些初始值，这种就称为初始化。
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。
如下：

int arr1[10];
int arr2[12];

char ch[5];

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

3.一维数组的使用

学习了一维数组的基本语法，以为数组可以存放数据，存放数据的目的是对数据的操作。

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标号，如下：

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

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：

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("%d\n", arr[7]); //8
	printf("%d\n", arr[3]); //4
	return 0;
}

输出结果：

3.2数组元素打印

只要产生数组所有元素的下标就可以打印，使用for循环产生0~9的下标，接下来是有下标访问即可。
如下代码：

#include
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 ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

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：

#include
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		scanf("%d", &arr[i]);
	}
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

输出结果：

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说明障碍了，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。
一次打印数组元素的地址：

#include
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("&arr[%d] = %p\n", i, &arr[i]);
	}
	return 0;
}

输出结果：

从输出的结果我们分析，数组随着下标的增长，地址是有小到大变化的，并且我们发现每两个相邻的元素之间差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。这就是为后期我们使用指针访问数组奠定了基础。

5.sizeof 计算数组元素个数

在遍历数组时，我们经常想知道数组的元素个数，可以使用sizeof。
sizeof中C语言时一个关键字，是可以计算类型或者变量大小的，其实sizeo也可以计算数组的大小。
比如：

//sizeof计算数组元素个数
#include
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	return 0;
}

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以元素的类型都是相同的，那只要计算处一个元素所占字节的个数，数组的元素个数就能算出来了。这里我们选择第一个元素的大小就可以。

#include
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr[0]));	//计算一个元素的大小，单位是字节
	return 0;
}

接下来就能计算出数组的元素个数：

#include
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	printf("%d\n", sz);
	return 0;
}

这里的结果是：10，表示数组有10个元素。
以后再代码中需要数组元素个数的地方就不用写死了，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。

6.二维数组的创建

6.1二维数组的概念

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作为数组元素，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，二维数组及以上的数组被称为多维数组。

6.2二维数组的创建

定义二维数组，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都整型类型
• 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。
二维数组的初始化像一维数组一样，也就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 };

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};

7.3按照行初始化

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

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}};

8.二维数组的使用

8.1二维数组的下标

二维数组访问也是使用下标的形式实现的，二维数组时有行和列的，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};

图中最右侧绿色数数字表示行号，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。

#include
int main()
{
	int arr[3][5] = { 1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7 };
	printf("%d\n", arr[2][4]);
	return 0;
}

输出的结果如下：

8.2二维数组的输入和输出

只要能够按照一定的规律产生所以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。

#include
int main()
{
	int arr[3][5] = { 1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7 };
	int i = 0;//遍历行
	//输入
	for (i = 0; i < 3; i++) //产生行号
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 5; j++) //产生列号
		{
			scanf("%d", &arr[i][j]); //输入元素
		}
	}
	//输出
	for (i = 0; i < 3; i++) //产生行号
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 5; j++) //产生列号
		{
			printf("%d ", arr[i][j]); //输出元素
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

输入和输出的结果：

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：

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

输出的结果：

从输出的结果来劲啊，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中的变成数组

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，有时数组大了浪费空间，有时候数组小了又不够用。
C99中给一个**变长数组（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。
请看下面代码：

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

上面示例中，数组arr就是变长数组，因为它的长度却决于变量n的值，编译器没法事先确定，只有运行时才知道n是多少。
边长数组的根本特征，就是数组长度只有运行时才能确定，所以变长数组不能初始化。它的好处时程序员不必再开发时，随意为数组指定一个估计的长度，程序可以再运行时为数组分配精确的长度。变长数组的意思时数组的大小时可以使用变量来指定的，在程序运行时候，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时可变的，数组的大小一旦确定就不能再变化了。

#include
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n); //根据输入数组确定数组的大小
	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;
}

第一次测试，我给n中输入3，然后输入3个数字在数组中，并正常输出

第二次测试，我给n中输入5，然后输入5个数字在数组中，并正常输出

11.数组练习

练习1：多个字符从两端移动，向中间汇聚

#include
int main()
{
	char arr1[] = { "welcome to here!!!" };
	char arr2[] = { "******************" };

	int left = 0;
	int right = strlen(arr1) - 1;
	printf("%s\n", arr2);
	while (left<=right)
	{
		arr2[left] = arr1[left];
		arr2[right] = arr1[right];
		left++;
		right--;
		printf("%s\n", arr2);
	}
	return 0;
}

结果展示：

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。
比如玩1~100的猜数字游戏，从1，2，3…这样猜显然很慢；一般会猜中间数组，比如50，然后看大了还是小了，这就是二分查找，也叫折半查找。
二分查找的前提条件时有序。
用下标找出数组中的中间元素，用中间元素与目标元素比较

#include
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int key = 7;	//要找的数字
	int flag = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int left = 0;
	int right = sz - 1;
	int mid = 0;//记录中间元素的下标
	while (left <= right)
	{
		mid = (left + right) / 2;
		if (arr[mid] > key)
			right = mid - 1;
		else if (arr[mid] < key)
			left = mid + 1;
		else
		{
			flag = 1;
			printf("找到了,下标是%d\n",mid);
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)
	{
		printf("没有找到！\n");
	}

	return 0;
}

求中间元素下标，使用mid = (left + right) / 2，如果left和right比较大的时候可能存在问题，可以使用下面的方法;

mid = left+(right-left)/2