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C语言详解:数组(c语言数组编程例题与解析)

数组

一维数组

创建
定义

数组是一组相同类型的元素的集合。那数组的语法形式:

type_t arr_name [const_n] //如: int arr[10]; 复制代码

type_t 指的是数组元素的类型。

const_n 指的是一个常量表达式,用来指定数组的大小。

此时运行程序的话,系统会报一个警告:未初始化变量。打开调试就会发现系统默认填入一些无意义的数据。

系统默认未初始化值

当然全局数组的话,系统默认初始化为0;

int arr[10];// 0 0 ... 0 int main(){   return 0; } 复制代码

创建实例
//1.  int arr[10]; //2. int count = 10; int arr2[count];//这样的创建数组可不可以呢? //3. float arr3[20];//浮点型数组 char ch[10]; 复制代码

数组的创建必须要[]使用常量,不能使用变量。(ps:虽然C99支持变长数组,但一般用常数创建就已经够用了)同样,我虽然用const_n表示常量,但可千万不要误会为const修饰的变量哦。

为什么呢?

因为数组控制不好容易越界访问非法内存,用变量的话风险太大,所以一直以来都是用常量创建数组的。

初始化

初始化,顾名思义,在创建数组的同时给予一些合理的初识值。如:

int arr[10] = { 1,2,3 };//不完全初始化 复制代码

这种是不完全初始化,剩余的元素默认是0

int arr2[] = { 1,2,3,4 };//利用初始化内容,指定数组大小 复制代码

这种是省略数组的const_n常量表达式

由初始化内容指定数组的大小

那下面这三个有什么不同呢?

/字符串数组初始化示

第一种是用字符串初始化数组,字符串有\0作为结束标志,虽不算字符串内容,但是可以说是字符串与生俱来的,所以它也被初始化作为数组内容。a b c \0

第二种和第三种是一样的,因为数组元素类型是字符型,且字符'b'的ACSII码值是98,自动将98解析为字符。a b c

使用

数组的访问是通过下标来访问的,默认下标是从0开始。通过下标引用操作符[]我们可以访问到数组元素。

int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; //数组的下标是从0开始的0~9 int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//10 for (int i = 0; i < sz; i++) {     printf("%d ", arr[i]); } //1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 复制代码

对于sizeof操作符,sizeof(arr),即sizeof+数组名,指的是计算整个数组的大小,算出来是40,然后sizeof(arr[0])是计算数组首元素的大小为4,这样一除就是元素个数啦。

使用变量sz,可以灵活的改变数组的大小,就不用再更改循环条件了。

总结:
  1. 数组是通过下标访问的,下标从0开始

  2. 数组的大小可以通过计算得到

内存存储

在这里插入图片描述

通过printf("&arr[%d]=%p\n", i,&arr[i]);这样的语句我们可以看到该数组在内存中的存储情况。

很明显的是,数组在内存中是连续存放的

在这里插入图片描述

右边是十六进制的内存编号,可以看见每一个元素之间都相差4个字节,而一个整型元素正好占4个字节。

所以数组在内存中是连续存放的,随着数组下标的增长,地址也在增长,这也正是为什么指针变量+1,可以访问到下一个数组元素。

所以数组的本质是什么?

一组内存中连续存放的相同类型的元素。

二维数组

创建
type_t arr_name[const_n][const_n] // int arr[3][5];//3行5列 char ch[4][7];//4行5列 double arr2[2][4]//2行4列 复制代码

如上述代码所示:二维数组的语法结构就是,类型+数组名+[行][列]。

二维数组描述示意图

如图所示,二维数组在理解上就是这样的3行5列类似于表格的东西。就像线性代数里的矩阵,矩阵的定义就是一组数组成数表。

初始化
//1. int arr1[3][5] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 }; //2. int arr2[3][5] = { {1,2},{3,4},{5,6,7} }; 复制代码

  1. 第一种初始化,先一行一行填入,第一行是1 2 3 4 5,第二行是6 7 8 9 10,第三行不够就补零11 0 0 0 0

  2. 第二种的话,把每一行看成一个一维数组,不够的话还是补零,即第一行1 2 0 0 0 ,第二行3 4 0 0 0 ,第三行5 6 7 0 0

二维数组初始化示意

char ch1[2][4] = { 'a','b' }; char ch2[2][4] = { {'a'},{'b'} }; char ch3[3][4] = { "abc","def","gh" }; 复制代码

当然用字符串去初始化二维数组的话,也是需要注意\0的问题。

第一行:a b c \0 ;第二行:d e f \0;第三行:g h \0 0

省略
int arr2[][5] = { {1,2},{3,4},{5,6,7} }; 复制代码

像这样省略行可以,但是不能省略列。

行数可以根据初始化内容来规定,但如果列省略了就会造成歧义。

当然,省略必须在已经初始化的前提之下,不然行和列一概不知,怎么分配空间呢?

使用

当然二维数组同样是用下标访问数组内容的,也是从0开始。如:

二维数组下标示意

我们要去访问这个二维数组的话,我们当然是用两次循环遍历这个数组。

循环遍历二维数组示例

内存存储

当然我们也可以用同样的办法打印出每个元素的地址,如:

二维数组内存存储地址示例

  • 我们还是能发现每一个元素都是在内存中连续存放的。

这样的话,二维数组在内存中的存储形式便是大家想象中的二维的形式,把每一行理解为一个一维数组,这样的话二维数组在内存中的存储形式还是一维的。如下图的对比:

二维数组存储形式对比示意图

  • 从这里我们也可以理解到,二维数组的初始化里,为什么可以省略行不能省略列。

把行省略了,但是我们知道列,一个一个填满就是了,能填到多少行就有多少行。

理解方式
  • 对于二维数组,我们可以理解为每一行为一个元素的一维数组,该一维数组的每一个元素又是一个一维数组。

如数组arr[3][5] ,是有3个元素的一维数组,每个元素是一个有5个元素的一维数组。

指向二维数组的指针+1,指向的是下一行。

对于二维数组在内存存储形式的理解还是很重要的,有了这样的思想,我们就可以通过指针遍历得到数组元素,如:

int arr[3][5] = { {1,2,3},{4,5,6},{7,8} }; int* p = &arr[0][0]; for (int i = 0; i < 15; i++) {     printf("%d ", *p++);//1 2 3 0 0 4 5 6 0 0 7 8 0 0 0 } 复制代码

数组越界问题

定义

数组通过下标访问,那么下标也就可以控制数组的访问范围。在数组前后进行访问的话,就是非法访问内存,即数组越界。

//1 2 3 4 5 -858993460 int arr[5] = { 1,2,3,4,5 }; for (int i = 0; i <= 5; i++)//越界访问到第6个 {     printf("%d ", arr[i]); } 复制代码

数组越界访问到最后一个元素之后的一块内存,这就属于越界访问,-858993460是vs2019自动生成的随机值。

一般编译器是不会去检查数组越界访问的情况(vs2019太先进),所以我们就要有意识的主动检查。如果编译器提示这样的错误信息,那么一般就是数组越界了:

数组越界访问报错示例

数组作函数参数

在写代码时,我们经常会将数组作为参数,比如接下来的两个应用实例,那么我们这里以冒泡排序的实现作为案例。 在写代码时,我们经常会将数组作为参数,比如接下来的两个应用实例,那么我们这里以冒泡排序的实现作为案例。

排序算法一般有四种:冒泡排序、选择排序、插入排序和快速排序。

冒泡排序的核心思想:两两相邻的元素进行比较

  • 一趟冒泡排序搞定一个数字,让其来到最终的位置上。

  • nnn 个元素,则总共需要 n−1n-1n−1 趟冒泡排序,每一趟排序需要进行 n−1−in-1-in−1−i 次判断大小。如分析图所示:

冒泡排序示意图

void Print(int* arr, int sz) { for (int i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", *arr++); } } void Sort(int arr[],int sz)//int* arr //数组作形参本质是指针 { //int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//err//用指针的sizeof值除以另一个值 = 4 / 4 = 1 for (int i = 0; i < sz - 1; i++)//n-1趟 { for (int j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//n-1-i次 { if (arr[j] > arr[j + 1])//目标升序 { //交换 int tmp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = tmp; } } } } int main() { int arr[] = { 1,4,6,3,7,9,3,2,8,5 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //数组名单独放在sizeof中,表示整个数组 //排序 Sort(arr,sz); //打印 Print(arr,sz); return 0; } 复制代码

  1. 定义数组作形参时,本质上是指针。

void Sort(int *arr,int sz)本质上就是void Sort(int arr[],int sz)

所以Sort()函数内,sizeof(arr)也算的就是指针arr的大小,所以只能传参进去。

  1. 数组名arr何时代表整个数组何时代表数组首元素地址呢?

    • 代表整个数组的情况:

      单独放在sizeof操作符内部时,如sizeof(arr);

      写出&arr时,代表的是整个数组,但表面仍为首元素地址。

    • 代表首元素地址的情况:

      除上面两以外其他都是代表首元素的地址。

应用实例

笔者实在没时间写两个应用实例的博客,所以在此将思维导图奉上,一般照着思维导图写就没问题了。感谢李姐和支持~

数组的应用实例1:三子棋

三子棋脑图

数组的应用实例2:扫雷游戏

扫雷脑图


作者:AKA你的闺蜜
链接:https://juejin.cn/post/7028887949706002440


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