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C语言处理批量数据的好伙伴——C语言数组的介绍与应用

时间：2023-05-23 08:02:40

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内容导读

1.数组1.1数组概述1.2为什么要用数组？ 2.一维数组2.1定义与初始化2.1.1一维数组的定义2.1.2一维数组初始化2.1.3如何使用一维数组中的元素呢？ 2.2简单程序举例2.3冒泡排序 3.二维数组3.1定义与初始化3.1.1二维数组的定义3.1.2二维数组的初始化 3.2简单程序举例3.2三子棋3.3扫雷 4.字符数组4.1定义与初始化4.1.1字符数组的定义4.1.2字符数组初始化 4.2简单程序举例4.3简要介绍与字符相关的库函数4.3.1输出输入字符串的函数4.3.2字符串连接函数4.3.3字符串复制函数4.3.4字符串比较函数4.3.5测字符串长度的函数4.3.6转换为大小写的函数

1.数组

1.1数组概述

数组(Array)是有序的元素序列。若将有限个类型相同的变量的集合命名，那么这个名称为数组名。组成数组的各个变量称为数组的分量，也称为数组的元素，有时也称为下标变量。用于区分数组的各个元素的数字编号称为下标。数组是在程序设计中，为了处理方便，把具有相同类型的若干元素按有序的形式组织起来的一种形式。这些有序排列的同类数据元素的集合称为数组。
数组是用于储存多个相同类型数据的集合。
(摘自360百科）

1.2为什么要用数组？

假如你要向计算机输入并储存50个学生的C语言期末考试的成绩，如果不使用数组，意味着你要创建50个变量，非常的繁琐。如果你并不觉得繁琐，当你需要向计算机输入全校学生C语言成绩时，你还会觉得不繁琐吗？

当遇到这个问题时，仔细思考，你会发现这些数据是具有一定的联系的，比如它们都是同一学校，同一科目的成绩。

所以，为了解决这个问题C语言提供了能够一次性储存这些数据的数据类型——数组。

因为数组有以下几个特点：

数组是一组有序数据的集合。数组中各数据的排列是有一定规律的，下标代表数据在数组中的序号。用数组名和下标即可唯一地确定数组中的元素。数组中的每一个元素都属于同一个数据类型。

2.一维数组

2.1定义与初始化

2.1.1一维数组的定义

(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。

(3) 常量表达式中可以包括常量和符号常量，不能包含变量。

类型说明符数组名[常量表达式]//例如int a[10];

数组元素的下标从0开始，用“int a[10];”定义数组，则最大下标值为9，不存在数组元素a[10],定义的数组元素分别为：

一维数组储存地址是连续的。

#include <stdio.h>int main(){int a[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%p \n", &a[i]);//打印数组各元素的地址}return 0;}

输出结果

0079FCA80079FCAC0079FCB00079FCB40079FCB80079FCBC0079FCC00079FCC40079FCC80079FCCCD:\gtee\C-learning-code-and-project\test_731\Debug\test_731.exe (进程 27748)已退出，代码为 0。按任意键关闭此窗口. . .

每个元素储存地址都是相邻的。

2.1.2一维数组初始化

为了使程序简洁，常在定义数组的同时给各数组元素赋值，这称为数组的初始化。

初始化数组时有以下几种方法：

(1) 在定义数组时对全部数组元素赋予初值。

int a[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

将数组中各元素的初值顺序放在一对花括号内，数据间用逗号分隔。花括号内的数据就称为“初始化列表”。

(2) 可以只给数组中的一部分元素赋值。

int a[10]={0,1,2,3,4};

定义a数组有10个元素，但花括号内只提供5个初值，这表示只给前面5个元素赋初值，系统自动给后5个元素赋初值为0。

(3) 给数组中全部元素赋初值为0。

int a[10]={0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};//或int a[10]={0};//未赋值的部分元素自动设定为0

(4) 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。

int a[5]={1,2,3,4,5};//或int a[ ]={1,2,3,4,5};

但是，如果数组长度与提供初值的个数不相同，则方括号中的数组长度不能省略。

2.1.3如何使用一维数组中的元素呢？

数组名[下标]//例如int i = a[2];//访问第三个元素

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。

数组元素与一个简单变量的地位和作用相似。

“下标”可以是整型常量或整型表达式。而数组定义时C99之前只支持常量表达式，要注意区分。

数组的大小可以通过sizeof得到数组总大小除以数组第一个元素大小得到

a[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};size = sizeof(a) / sizeof(a[0]);//size = 10

2.2简单程序举例

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<stdio.h>//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。int main(){int i, a[10];for (i = 0; i <= 9; i++)//对数组元素a[0]~a[9]赋值a[i] = i;for (i = 9; i >= 0; i--)//输出a[9]~a[0]共10个数组元素printf("%d ", a[i]);printf("\n");return 0;}

用数组来处理求Fibonacci数列问题，用数组求斐波拉契数列前20个元素

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include <stdio.h>//用数组来处理求Fibonacci数列问题int main(){int i;int f[20] = {1,1 };//对最前面两个元素f[0]和f[1]赋初值1for (i = 2; i < 20; i++)f[i] = f[i - 2] + f[i - 1];//先后求出f[2]~f[19]的值for (i = 0; i < 20; i++){if (i % 5 == 0) printf("\n"); //控制每输出5个数后换行printf("%d \t", f[i]);//输出一个数}printf("\n");return 0;}

2.3冒泡排序

设计一个程序，将一个整型数组内的十个数按从小到大的规则排列

思路：从数组首位元素开始将数组的相邻两个元素进行比较，如果前面的元素比后面大，则进行交换否则不交换，每进行一趟排序就能将一个最大的数放在最后，如果需要把所有元素都排好序，需要进行数组元素个数减一趟排序。因为每一趟排序都会排出一个最大的数放在后面，也就是说每排序一趟就有一个数排序完成，所以每完成一趟排序，排序比较次数就减一，假设数组元素个数为size，则一共要进行size-1趟排序，第n趟排序比较次数为size-n。比如10个元素进行冒泡排序，一共要进行9趟排序，第一趟需排序比较9次，第二趟8次，第三趟7次，以此类推。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include <stdio.h>//冒泡排序(int) 从小到大void bubble_sort(int* arr, int size){int i = 0;for (i = 0; i < size - 1; i++){int j = 0;int flag = 1;//判断数据是否发生交换，默认没有发生交换for (j = 0; j < size - 1 - i; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;flag = 0;}}if (flag)break;}}int main(){int arr[] = {9,7,5,2,0,1,8,3,6,4 };int i = 0;int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);for (i = 0; i < size; i++){//scanf("%d", &arr[i]);printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");bubble_sort(arr, size);//排序for (i = 0; i < size; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;}

3.二维数组

3.1定义与初始化

3.1.1二维数组的定义

二维数组常称为矩阵(matrix)。把二维数组写成行(row)和列(column)的排列形式，可以有助于形象化地理解二维数组的逻辑结构。

//二维数组定义格式类型说明符数组名[常量表达式][常量表达式]

float a[3][4], b[5][10];//定义a为3×4(3行4列)的浮点数数组，b为5×10(5行10列)的浮点数数组

int a[2][5] = {{1,2,3,4,5},{6,7,8,9,10} };int b[][5] = {{1,2,3,4,5},{6,7,8,9,10} };//定义2行5列的整型数组//其中行可以省略，但是列不能省

二维数组可被看作一种特殊的一维数组: 它的元素又是一个一维数组。

例如，float a[3][4];可以把a看作一个一维数组，它有3个元素：a[0], a[1], a[2]，每个元素又是一个包含4个元素的一维数组：

a[0] —— a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[0][3] a[1] —— a[1][0] a[1][1] a[1][2] a[1][3] a[2] —— a[2][0] a[2][1] a[2][2] a[2][3]

既然说二维数组是一个特殊的一维数组，所以二维数组的储存地址也是连续的，只是我们将二维数组理解为矩阵中行与列的形式。

用矩阵形式（如3行4列形式）表示二维数组，是逻辑上的概念，能形象地表示出行列关系。而在内存中，各元素是连续存放的，不是二维的，是线性的。

#include <stdio.h>int main(){int a[2][5] = {{1,2,3,4,5},{6,7,8,9,10} };int b[][5] = {{1,2,3,4,5},{6,7,8,9,10} };int i = 0;for (i = 0; i < 2; i++){int j = 0;for (j = 0; j < 5; j++){printf("%p \n", &a[i][j]);}}return 0;}

输出结果

00F7F72800F7F72C00F7F73000F7F73400F7F73800F7F73C00F7F74000F7F74400F7F74800F7F74CD:\gtee\C-learning-code-and-project\test_731\Debug\test_731.exe (进程 31064)已退出，代码为 0。按任意键关闭此窗口. . .

3.1.2二维数组的初始化

//二维数组引用数组名[下标] [下标]

(1)分行给二维数组赋初值。（最清楚直观）

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。

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。

int a[3][4]={{1},{5},{9}};//①int a[3][4]={{1},{0,6},{0,0,11}};//②int a[3][4]={{1},{5,6}};//③int a[3][4]={{1},{},{9}};//④

(4)如果对全部元素都赋初值(即提供全部初始数据)，则定义数组时对第1维的长度（行）可以不指定，但第2维的长度（列）不能省。

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

在定义时也可以只对部分元素赋初值而省略第1维（行）的长度，但应分行赋初值。

int a[][4]={{0,0,3},{},{0,10}};

3.2简单程序举例

逆置矩阵：BC107 矩阵转置

描述
KiKi有一个矩阵，他想知道转置后的矩阵（将矩阵的行列互换得到的新矩阵称为转置矩阵），请编程帮他解答。
输入描述：
第一行包含两个整数n和m，表示一个矩阵包含n行m列，用空格分隔。 (1≤n≤10,1≤m≤10)
从2到n+1行，每行输入m个整数（范围-231~231-1），用空格分隔，共输入n*m个数，表示第一个矩阵中的元素。
输出描述：
输出m行n列，为矩阵转置后的结果。每个数后面有一个空格。

输入：2 31 2 34 5 6输出：1 4 2 5 3 6

#include <stdio.h>int main(){int n = 0;int m = 0;int arr1[15][15] = {0};int arr2[15][15] = {0};scanf("%d%d",&n,&m);int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < n; i++){for (j = 0; j < m; j++){scanf("%d",&arr1[i][j]);arr2[j][i] = arr1[i][j];//将矩阵1的元素储存在矩阵2，其中它们的行列数相反}}for (i = 0; i < m; i++){for (j = 0; j < n; j++){printf("%d ",arr2[i][j]);//打印}printf("\n");}return 0;}

3.2三子棋

小时候玩过的三子棋（井字棋），你还记得吗？C语言实现简单的三子棋小游戏（点击直达）

3.3扫雷

当心！前面有地雷！C语言实现简单扫雷小游戏（点击直达）

4.字符数组

4.1定义与初始化

4.1.1字符数组的定义

用来存放字符数据的数组是字符数组。在字符数组中的一个元素内存放一个字符。

char c[10];c[0]='I'; c[1]=' ';c[2]='a';c[3]='m';c[4]=' ';c[5]='h';c[6]='a';c[7]='p';c[8]='p';c[9]='y';

由于字符型数据是以整数形式(ASCII代码)存放的，因此也可以用整型数组来存放字符数据。

int c[10];c[0]='a'; //合法，但浪费存储空间，因为char占1字节，int占4字节

4.1.2字符数组初始化

char c[10]={'I',' ', 'a','m',' ','h','a','p','p','y'};//把10个字符依次赋给c[0]～c[9]这10个元素

如果在定义字符数组时不进行初始化，则数组中各元素的值是不可预料的。

如果花括号中提供的初值个数（即字符个数）大于数组长度，则出现语法错误。

char c[10]={'c',' ','p', 'r','o','g','r','a','m'};

如果初值个数小于数组长度，则只将这些字符赋给数组中前面那些元素，其余的元素自动定为空字符(即′\0′)。

char c[]={'I',' ', 'a','m',' ','h','a','p','p','y'};//数组c的长度自动定为10

字符数组可以用来初始字符串，字符串最后都会含有一个’\0’，是结束转义符。当以数组打印字符串时，会以’\0’为标志，从数组第一个元素输出到数组’\0’前一个元素。

char ch1[20] = {'F','B','I',' ','o','p','e','n',' ','t','h','e',' ','d','o','o','r','!','\0'};char ch2[20] = "FBI open the door!";//这两个是子是等价的

字符数组和一维数组一样，储存地址是连续的，字符数组只是类型为char的数组。

4.2简单程序举例

使用数组输出FBI open the door!

#include <stdio.h>int main(){char ch1[20] = {'F','B','I',' ','o','p','e','n',' ','t','h','e',' ','d','o','o','r','!','\0'};char ch2[20] = "FBI open the door!";printf("%s\n", ch1);printf("%s\n", ch2);return 0;}

输出结果

FBI open the door!FBI open the door!D:\gtee\C-learning-code-and-project\test_731\Debug\test_731.exe (进程 688)已退出，代码为 0。按任意键关闭此窗口. . .

4.3简要介绍与字符相关的库函数

4.3.1输出输入字符串的函数

puts(字符数组);//输出gets(字符数组);//输入

返回的函数值是字符串str的第一个元素的地址。

用puts和gets函数只能输出或输入一个字符串。

puts作用：将一个字符串(以′\0′结束的字符序列)输出到终端。
用puts函数输出的字符串中可以包含转义字符。
在用puts输出时将字符串结束标志′\0′转换成′\n′，即输出完字符串后换行。
gets作用：从终端输入一个字符串到字符数组，并且得到一个函数值。该函数值是字符数组的起始地址。

4.3.2字符串连接函数

strcat(字符串1, 字符串2);

作用：把两个字符数组中的字符串连接起来，把字符串2接到字符串1的后面，结果放在字符数组1中，函数调用后得到一个函数值——字符数组1的地址。
字符数组1必须足够大，以便容纳连接后的新字符串。
连接前两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′。

4.3.3字符串复制函数

strcpy(字符串1, 字符串2);

作用：将字符串2复制到字符数组1中去。
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。字符数组1的长度不应小于字符串2的长度。
“字符数组1”必须写成数组名形式，“字符串2”可以是字符数组名，也可以是一个字符串常量。
若在复制前未对字符数组1初始化或赋值，则其各字节中的内容无法预知，复制时将字符串2和其后的′\0′一起复制到字符数组1中，取代字符数组1中前面的字符，未被取代的字符保持原有内容。
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，它不能改变值，正如数值型数组名不能被赋值一样。
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。
将str2中最前面2个字符复制到str1中，取代str1中原有的最前面2个字符。但复制的字符个数n不应多于str1中原有的字符（不包括′\0′）。

4.3.4字符串比较函数

strcmp(字符串1, 字符串2);

对两个字符串比较不能直接用str1>str2进行比较，因为str1和str2代表地址而不代表数组中全部元素，而只能用 (strcmp(str1，str2)>0)实现，系统分别找到两个字符数组的第一个元素，然后顺序比较数组中各个元素的值。

作用：比较字符串1和字符串2。
字符串比较的规则是: 将两个字符串自左至右逐个字符相比(按ASCII码值大小比较)，直到出现不同的字符或遇到′\0′为止。
(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1对不相同的字符的比较结果为准。
比较的结果由函数值带回。
(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。