C语言数组

Posted 2023-01-06

前言：

上篇博客我们学习了函数，紧接着我们趁热打铁，来学习数组，数组在C语言中的地位不输入函数哦

1. 一维数组的创建和初始化。

1.1 数组的创建

数组是一组相同类型元素的集合。

数组的创建方式：

type_t   arr_name   [const_n];
//type_t 是指数组的元素类型
//const_n 是一个常量表达式，用来指定数组的大小

数组创建的实例：

//代码1
int arr1[10];
//代码2
int count = 10;
int arr2[count];//数组时候可以正常创建？
//代码3
char arr3[10];
float arr4[1];
double arr5[20];

注：数组创建，在C99标准之前， [] 中要给一个常量才可以，不能使用变量。在C99标准支持了变长数 组的概念。

1.2 数组的初始化

数组的初始化是指，在创建数组的同时给数组的内容一些合理初始值（初始化）。 看代码：

int arr1[10] = 1,2,3;//不完全初始化，剩下的元素默认为0
int arr2[] = 1,2,3,4;
int arr3[5] = 1，2，3，4，5；
char arr4[3] = a,98, c;
char arr5[] = a,b,c;
char arr6[] = "abcdef";

数组在创建的时候如果想不指定数组的确定的大小就得初始化。数组的元素个数根据初始化的内容来确 定。

但是对于下面的代码要区分，内存中如何分配。

其中"abc"以\\0结尾共四个元素​

char arr1[] = "abc";
char arr2[3] = a,b,c;

1.3 一维数组的使用

对于数组的使用我们之前介绍了一个操作符： [] ，下标引用操作符。它其实就数组访问的操作符。 我们来看代码：

解释：int arr[10] = 0;//数组的不完全初始化，默认元素初始化为0，非常重要，对数组内容赋值,数组是使用下标来访问的，下标从0开始。sizeof()函数用来计算空间大小，总空间/单个元素空间=元素个数

int main()

 int arr[10] = 0;//数组的不完全初始化
    //计算数组的元素个数
    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 //对数组内容赋值,数组是使用下标来访问的，下标从0开始。所以：
 int i = 0;//做下标
 for(i=0; i<10; i++)//这里写10，好不好？
 
 arr[i] = i;
  
 //输出数组的内容
 for(i=0; i<10; ++i)
 
 printf("%d ", arr[i]);
 
 return 0;

总结:

 1. 数组是使用下标来访问的，下标是从0开始。

2. 数组的大小可以通过计算得到

补充

这里补充说明一下sizeof()和strlen()的不同之处，具体体现在哪里

解释：sizeof()函数计算的是空间大小，有多少个元素，直接按照元素本身的字节数计算即可\\0也算元素

strlen()是计算字符串长度，要碰到\\0才会停止计算，但是arr2后面是什么是随机的

//下sizeof()和strlen()的不同之处，具体体现在哪里
int main()

  char arr1[] = "abc";  //后面自带\\0
  char arr2[] =  a,b,c ;//后面随机
  printf("%d\\n", sizeof(arr1));//  4    a,b,c,\\0
  printf("%d\\n", sizeof(arr2));//  3    a,b,c
  printf("%d\\n", strlen(arr1));//  3    a,b,c
  printf("%d\\n", strlen(arr2));//  15, 这里的15是个随机值，因为strlen函数要碰到\\0才会停止计算，但是arr2后面是什么是随机的
  return 0;

2. 一维数组在内存中的存储

接下来我们探讨数组在内存中的存储。

看代码：

#include <stdio.h>
int main()

 int arr[10] = 0;
 int i = 0;
    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    
 for(i=0; i<sz; ++i)
 
 printf("&arr[%d] = %p\\n", i, &arr[i]);
 
 return 0;

仔细观察输出的结果，我们知道，随着数组下标的增长，元素的地址，也在有规律的递增。 由此可以得出结论：数组在内存中是连续存放的。

3.二维数组的创建和初始化

3.1 二维数组的创建

看演示案例

//数组创建
int arr[3][4];
char arr[3][5];
double arr[2][4];

3.2 二维数组的初始化

重点，[][]分别表示行列，行可以不填，但是列不行

//数组初始化
int arr[3][4] = 1,2,3,4,5;
int arr[3][4] = 1,2,3,4,5;
int arr[][4] = 2,3,4,5;//二维数组如果有初始化，行可以省略，列不能省略

注意：二位数组初始化不完全也是补0

3.3 二维数组的使用

二维数组的使用也是通过下标的方式。

看代码：

//二位数组的使用
#include <stdio.h>
int main()

  int arr[3][4] =  0 ;
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 3; i++)
  
    int j = 0;
    for (j = 0; j < 4; j++)
    
      arr[i][j] = i * 4 + j;
    
  
  for (i = 0; i < 3; i++)
  
    int j = 0;
    for (j = 0; j < 4; j++)
    
      printf("%d ", arr[i][j]);
    
    printf("\\n");
  
  return 0;

3.4  二维数组在内存中的存储

像一维数组一样，这里我们尝试打印二维数组的每个元素。

#include <stdio.h>
int main()

 int arr[3][4];
 int i = 0;
 for(i=0; i<3; i++)
 
 int j = 0;
 for(j=0; j<4; j++)
 
 printf("&arr[%d][%d] = %p\\n", i, j,&arr[i][j]);
 
 
 return 0;

通过结果我们可以分析到，其实二维数组在内存中也是连续存储的。

4.数组越界

数组的下标是有范围限制的。 数组的下规定是从0开始的，如果数组有n个元素，最后一个元素的下标就是n-1。 所以数组的下标如果小于0，或者大于n-1，就是数组越界访问了，超出了数组合法空间的访问。 C语言本身是不做数组下标的越界检查，编译器也不一定报错，但是编译器不报错，并不意味着程序就 是正确的， 所以程序员写代码时，最好自己做越界的检查

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\\n", arr[i]);//当i等于10的时候，越界访问了
   
 return 0;

二维数组的行和列也可能存在越界。

5.数组作为函数参数

往往我们在写代码的时候，会将数组作为参数传个函数，比如：我要实现一个冒泡排序（这里要讲算法 思想）函数 将一个整形数组排序。那我们将会这样使用该函数：

5.1 冒泡排序函数的错误设计

//方法1：
#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[])

 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//这样对吗？
    int i = 0;
 for(i=0; i<sz-1; i++)
   
        int j = 0;
        for(j=0; j<sz-i-1; j++)
       
            if(arr[j] > arr[j+1])
           
                int tmp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = tmp;
           
       
   

int main()

    int arr[] = 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6;
    bubble_sort(arr);//是否可以正常排序？
    for(i=0; i<sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); i++)
   
        printf("%d ", arr[i]);
   
    return 0;

方法1，出问题，那我们找一下问题，调试之后可以看到 bubble_sort 函数内部的 sz 值为1，并不是10，这就导致排序时出现了错误，为什么会这样呢， 难道数组作为函数参数的时候，不是把整个数组的传递去？我们后面来解答

5.2 数组名是什么

由此可见数组名就是首元素地址

#include <stdio.h>
int main()

    int arr[10] = 1,2，3,4,5;
    printf("%p\\n", arr);
    printf("%p\\n", &arr[0]);
    printf("%d\\n", *arr);
    //输出结果
    return 0;

结论：数组名是数组首元素的地址。

验证arr是首元素地址，我们将数组arr传递过去，在函数种计算arr的值为4，和我们预期的40不一样，足以说明arr只是代表首元素地址

void test_one(int arr[])

  printf("%d\\n",sizeof(arr));//4

int main()

  int arr[10] =  0 ;
  test_one(arr);
  return 0;

如果数组名是首元素地址，那么：

int arr[10] = 0;
printf("%d\\n", sizeof(arr));

为什么输出的结果是：40？
补充：

1. sizeof(数组名)，计算整个数组的大小，sizeof内部单独放一个数组名，数组名表示整个数组。
2. &数组名，取出的是数组的地址。&数组名，数组名表示整个数组。
   除此1,2两种情况之外，所有的数组名都表示数组首元素的地址。

5.3 冒泡排序函数的正确设计

当数组传参的时候，实际上只是把数组的首元素的地址传递过去了。 所以即使在函数参数部分写成数组的形式： int arr[] 表示的依然是一个指针： int *arr 。 那么，函数内部的 sizeof(arr) 结果是4。 如果 方法1 错了，该怎么设计？

其实很简单，我们既然找到了问题的根源，就从问题下手，因为sz的值不对才导致结果错误，既然arr当参数传递代表首元素地址，肯定在函数种根据arr计算数组大小就是错误的，所以只需要我们将sz在主函数中算好也当作参数传递就好啦

代码解释：这里顺手还把冒泡排序优化了一下，我们设置一个排序整齐的标志flag，flag = 1表示数组已经有序，首先进行第一趟排序，后将flag = 0;代表数组不有序还要继续排序，然后再回去循环再次将flag=1，一旦数组有序就不会进入 排序环节，也不会进行flag=0，这时来到flag的if判单代码，flag=1证明有序结束跳出循环

void bubble_sort(int arr[], int sz)

  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz - 1; i++)//首先确定要排几趟，有n个元素就排n-1趟
  
    int flag = 1;           //优化与后面的if (flag == 1)形成一对假设数据已经有序
    int j = 0;
    for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//其次确定一趟交换几次，有n个元素就交换n-1次
    
      if (arr[j] > arr[j + 1])
      
        int tmp = arr[j];      // 这里开始进行交换
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = tmp;
        flag = 0;             //优化，flag置0说明本趟排序的数据不完全有序
      
    
    if (flag == 1)                //优化，可以确定代码已经有序，此后几趟不需要在排序了直接跳出外层for循环
    
      break;
    
  

int main()

  int arr[] =  9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 ;
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//算出数组大小
  bubble_sort(arr,sz);//传参，冒泡排序
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz ; i++)//设置循环打印冒泡排序后的数组
  
    printf("%d ", arr[i]);
  
  return 0;

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