3-数组
1 数组概念
数组是一种数据结构,存储了所有相同类型的值的集合 数组很有用,因为可以用一个描述性名称表示相关数据,而不须分别命名单独的变量. 例如,数组 test_scores[25] 可以容纳 25 个考试分数.
2 数组的声明
数组的声明包括其储存的值的类型,标识符和
带有数组大小的数字的方括号[ ].
例如:
int test_scores[25]; /*数组大小 25*/
也可以初始化:
float prices[5] = {3.2, 6.55, 10.49, 1.25, 0.99};
注意,初始值用逗号,隔开,
并放大在大括号{}内.
一个数组可以部分初始化
如:
float prices[5] = {3.2, 6.55};
缺少的值默认为0.
⚠️注意 数组存储在连续的内存位置,在声明后不能改变大小.
这个描述涉及到数组在 C 语言中的本质特性.
1. 数组存储在连续的内存位置:
这意味着当你在 C 语言中声明一个数组,例如 int arr[5];,这五个整数值将存储在连续的内存地址中.如果 arr[0] 的地址是 0x1000(假设的地址),那么 arr[1] 的地址可能是 0x1004(考虑到一个 int 通常为4字节).这使得数组访问非常快,因为知道第一个元素的地址和数组的类型后,就可以通过简单的指针算术找到任何元素.
2. 在声明后不能改变大小:
当你声明了一个数组,例如 int arr[5];,你为这个数组分配了固定大小的内存(在这个例子中是5个整数).这个大小在数组的生命周期中是固定的,不能在运行时改变.如果你需要更多的空间,你不能简单地"扩展"这个数组.相反,你需要声明一个新的、更大的数组并复制数据,或者考虑使用其他数据结构,例如链表或动态数组(例如 C 语言中的动态内存分配和 realloc 函数).
这些特性意味着数组在某些情境中非常高效(例如,当你知道所需的确切大小时),但在其他情境中可能不那么灵活(例如,当你在运行时需要改变数据结构的大小时).
声明一个新的、更大的数组并复制数据:
(需要每个地址逐值(元素)替换)
#include <stdio.h>
int main() {
int old_array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int new_array[10];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
new_array[i] = old_array[i];
}
// 初始化新数组的其余元素,或做其他操作
for (int i = 5; i < 10; i++) {
new_array[i] = 0;
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
printf("%d ", new_array[i]);
}
return 0;
}
**使用动态内存分配和 ****realloc**:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
int *array = (int *) malloc(5 * sizeof(int)); // 分配初始大小
if (!array) {
printf("Memory allocation failed!");
return 1;
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
array[i] = i + 1;
}
// 重新分配内存以容纳更多的元素
int *temp = (int *) realloc(array, 10 * sizeof(int));
if (!temp) {
printf("Memory reallocation failed!");
free(array);
return 1;
}
array = temp;
// 初始化或修改新分配的内存部分
for (int i = 5; i < 10; i++) {
array[i] = 0;
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
printf("%d ", array[i]);
}
free(array);
return 0;
}
这两种方法都将原始数组的内容复制到一个更大的数组中,但第二种方法使用动态内存分配,并允许在运行时调整数组的大小.
当你在 C 语言中声明一个数组并没有为其提供初始值,该数组的元素会有一个"默认值",但这并不意味着该值是确定的.事实上,对于自动存储期(通常是局部变量)的未初始化数组,其中的值是不确定的.但是,对于静态存储期(例如全局变量或使用 static修饰符声明的变量)的未初始化数组,其元素会被初始化为零值. 以下是一个关于不同类型数组和它们的"默认值"的表格:
| 数组类型 | 默认数据(局部变量/自动存储期) | 默认数据(全局变量/静态存储期) |
|---|---|---|
int | 不确定 | 0 |
float | 不确定 | 0.0 |
double | 不确定 | 0.0 |
char | 不确定 | '\0' |
pointer | 不确定 | NULL |
请注意,对于局部变量或自动存储期的未初始化数组,你不应该假设其中的值是0或任何其他具体的值.最好总是在使用前初始化你的变量,以避免不确定的行为.
填空,声明大小为 4 的整数数组:
___ x ___ 4 ___ = {1, 2, 3, 4};
int [ ]
3 访问数组元素
数组的内容成为元素,每个元素都可以通过一系列索引号来访问.在 C 语言中,索引号从 **0 **开始. 一个有5个元素的数组,其索引号为0、1、2、3、4.考虑一个数组x:
int x[5] = {20, 45, 16, 18, 22}
其中对应的元素如下
0 => 20
1 => 45
2 => 16
3 => 18
4 => 22
要访问一个数组元素,请使用其索引号.
例如:
#include <stdio.h>
/*todo*/
void print_array(int arry[], int size);
/*todo*/
int max_search(int arry[], int size);
int sum_search(int arry[], int size);
int main() {
int arry[5] = {20, 45, 16, 18,22};
//一次性输出所有数据,一行以四个空格间隔
print_array(arry,5);
//
printf("The second element is %d\n", arry[1]);
//对数组求和
printf("数组和为%d\n",sum_search(arry,5));
//找到数组中的最大值
printf("最大值为%d\n",max_search(arry,5));
return 0;
}
void print_array(int arry[], int size){
for (int i = 0; i < size; i++) {
printf("%d", arry[i]);
if (i < size-1){
printf(" ");
}
}
printf("\n");
}
int sum_search(int arry[], size){
int sum = 0;
for (int i = 0; i < size; i++) {
sum += arry[i];
}
return sum;
}
int max_search(int arry[], size){
int max = arry[0];
for (int i = 0; i < size-1; i++) {
if (arry[i + 1] >= arry[i]) {
max = arry[i + 1];
}
}
return max;
}
4 数组循环
许多算法要求访问数组的每个元素,以检查数据,存储信息或其他任务.
这可以通过遍历数组来完成,该过程通常使用 for 循环实现,因为循环控制变量自然对应于数组的索引.
考虑以下程序:
#include <stdio.h>
int main() {
float purchases[3] = {10.99, 14.25, 90.50};
float total = 0;
int k;
/* 遍历 purchases,并累加 */
for (k = 0; k < 3; k++) {
total += purchases[k];
}
printf("Purchases total is %6.2f\n", total);
/* Output: Purchases total is 115.74 */
return 0;
}
循环控制变量从 0 开始,
达到数组大小时结束(注意是 <数组大小
非 <=数组大小 )
也可以通过循环,来改变数组的元素,例如:
#include <stdio.h>
int main() {
int a[10];
int k;
for(k = 0; k < 10; k++){
a[k] = k * 10;
}
for(k = 0; k < 10; k++){
printf("%d" a[k]);
}
return 0;
}
填空,使用for循环打印数组的元素:
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
___ (int x = 0; x < ___; x++) {
printf("%d", arr[___]);
}
for 5 x
5 数组长度
在 C 语言中,数组本身不直接存储其长度信息.如果你定义了一个数组,但在其他地方你没有储存或保留它的长度,那么你无法直接从数组本身获取其长度. 但是,有一些常用的方法来获取数组长度,尤其是在定义数组的时候:
固定大小数组
你定义一个数组时,你可以指定其大小,并始终记住这个大小.例如,int arr[10]; 表示一个包含 10 个整数的数组.
使用sizeof运算符:
如果你在定义数组的地方,或者在某个范围内可以直接访问到数组的定义,你可以使用sizeof运算符计算数组的长度.例如:
int arr[ ]= {1,2,3,4,5};
int length = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
在这个例子中,sizeof(arr)返回整个数组的字节大小,而sizeof(arr[0])返回数组中的一个元素的字节大小.两者相除即可得到数组的长度.
结尾标记法
对于某些特定类型的数组,例如字符串(char构成的字符数组),可以使用一个特殊的值(例如\0)来表示数组的结束.通过遍历数组来查找这个特殊值,你可以确定数组的实际长度.但是,这种方法并不适用于所有类型的数组.
方法1
字符串在 C 语言中其实就是字符数组,并且已经内建了结尾标记法:每个字符串的结尾都有一个
'\0'字符作为终止标记.
以下是获取字符串长度的代码示例,不使用 strlen() 函数:
#include <stdio.h>
int main() {
char str[] = "Hallo, world!";
int length = 0;
while(str[length] != '\0'){
length++ ;
}
printf("\"The length of string is %d\" \n", length);
return 0;
}
上述代码将输出 "The length of the string is: 13",因为字符串 "Hello, World!" 的长度是 13.
然而,在实际应用中,你可能会直接使用 C 标准库中的 strlen() 函数,因为它也是使用同样的方式来计算字符串长度的.
定义标记
结尾标记法通常用于字符串,但这里我会展示一个整数数组的例子,其中我们将使用 -1 作为数组的结束标志.
首先是定义数组:
#include <stdio.h>
int main() {
int arr[ ] = {1,2,3,4,5,-1}; //最后放了一个-1作为标记
int length = 0;
for(int i = 0; arr[i]!= -1; i++){
length++;
}
printf("the length of the array is %d\n", length);
return 0;
}
在上述代码中,我们遍历数组直到遇到 -1 这个标记,然后使用一个计数器来计算数组长度. 请注意,结尾标记法的缺点是你不能在数组中使用标记值作为其实际内容.在上述示例中,我们不能有 -1 作为数组的一个实际值,因为它被用作结束标记.在实践中,这可能会限制数组的使用,所以这种方法并不总是理想的选择.
方法2
strlen()
strlen 是 C 语言中的一个函数,用于获取 C 字符串(以 \0 结尾的字符数组)的长度.它位于头文件 string.h 中.
以下是 strlen 的基本用法:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char str[] = "Hallo, world!";
int length = 0;
length =strlen(str);
printf("\"The length of string is %d\" \n", length);
return 0;
}
:::tips strlen 函数返回的是字符串中字符的数量,不包括结尾的 \0.所以上述示例中 "Hello, World!" 的长度是 13. :::
注意: 使用 strlen 时要确保传递的字符数组确实是一个以 \0结尾的有效字符串.如果传递的字符数组没有以 \0 结尾,strlen 将会继续读取内存,直到找到一个 \0,这可能会导致未定义的行为或程序崩溃.
如果你需要经常获取数组的长度,并且数组的大小可能发生变化,那么你可能需要考虑使用其他数据结构,例如链表或动态数组.在 C 标准库中,也有类似的数据结构,如malloc和realloc,可以用来动态地分配和调整内存.