C语言 数组
初学C语言者 人气:0前言
本文主要介绍数组相关的内容,主要内容包括:
- 一维数组的创建和初始化
- 一维数组的使用
- 一维数组在内存中的存储
- 二维数组的创建和初始化
- 二维数组的使用
- 二维数组在内存中的存储
- 数组越界
- 数组作为函数参数
1、一维数组的创建和初始化
1.1 一维数组的创建
数组是一组相同类型元素的集合,数组的创建方式:
//type_t 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 type_t arr_name [const_n]; //代码1 int arr1[10]; //代码2 int count = 10; int arr2[count];//数组不要放变量 //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 一维数组的初始化
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)
int arr[10] = {0}; int arr1[10] = {1,2,3}; int arr2[] = {1,2,3,4}; int arr3[5] = {1,2,3,4,5}; char arr4[3] = {'a',98, 'c'};//字符串也是通过数组定义的 char arr5[] = {'a','b','c'};//字符串也是通过数组定义的 char arr6[] = "abcdef";//字符串也是通过数组定义的
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。
仔细对比下面5个数组:
char arr1[] = "abc"; char arr2[3] = { 'a','b','c' }; char arr3[] = { 'a','b','c' }; char arr4[4] = { 'a','b','c' }; char arr5[] = { 'a','b','c','\0' }; printf("%s\n", arr1); printf("%s\n", arr2); printf("%s\n", arr3); printf("%s\n", arr4); printf("%s\n", arr5); printf("\n"); printf("%d\n", sizeof(arr1)); printf("%d\n", sizeof(arr2)); printf("%d\n", sizeof(arr3)); printf("%d\n", sizeof(arr4)); printf("%d\n", sizeof(arr5));
对比下面两图可知,字符串以字符 ‘\0’ 为结尾:
- arr1 用双引号存储字符串时,末尾有隐藏的 ‘\0’ ,字符串长度为4
- arr4 规定了字符串的长度,末尾也有隐藏的 ‘\0’ ,字符串长度为4
- arr5 规直接末尾添加了 ‘\0’ ,字符串长度为4
- arr3 和 arr4都是只有三个字符,字符串长度为3,但是末尾没有 ‘\0’ ,字符串没有结束,打印出来后面是乱码的
下面两图的结果能清楚的表示,上面5中定义的区别,因此,推荐使用数组arr1的方式定义字符串。
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。
int main() { int arr[10] = {0};//数组的不完全初始化 //计算数组的元素个数= 整个数组的大小/数组首元素的大小 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<sz; i++)//这样也行 for(i=0; i<10; i++) { arr[i] = i;//给数组元素初始化 } //输出数组的内容 for(i=0; i<10; ++i) { printf("%d ", arr[i]);//打印数组 } return 0; }
数组是使用下标来访问的,下标是从0开始。 数组的大小可以通过计算得到的。
1.4 一维数组在内存中的存储
接下来探讨数组在内存中的存储
int main() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; //打印数组中的每个元素的地址 int i = 0; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); for (int i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } printf("\n"); int* p = &arr[0];//元素首地址 for (int i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", *(p++));//地址加1 } return 0; }
两种打印数组的方式都可以,结果相同:
int main() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; //打印数组中的每个元素的地址 int i = 0; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); int* p = &arr[0];//元素首地址 for (int i = 0; i < sz; i++) {//打印地址 printf("&arr[%d]=%p <==> %p\n", i, &arr[i], p++); } return 0; }
输出结果见下图,随着数组下标的增长,元素的地址,也在有规律的递增。整形数组每个元素占4个字节,共10个元素,总共40个字节。所以相邻元素的地址依次递增4个字节。
由此可以得出结论:数组在内存中是连续存放的。
2、二维数组的创建和初始化
2.1 二维数组的创建
//数组创建 int arr[3][4]; char arr[3][5]; double arr[2][4];
2.2 二维数组的初始化
//数组初始化 int arr[3][4] = {1,2,3,4}; int arr[3][4] = {{1,2},{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 int arr1[][5] = { 1,2,3,4,5,6 };//不完全初始化 int arr2[][5] = { {1,2},{3,4},{5,6} }; char ch[5][7]; int arr[4][5] = { 0 };
2.3 二维数组的使用
二维数组的使用也是通过下标的方式
int main() { int arr2[][5] = { {1,2},{3,4},{5,6} }; for (int i = 0; i < sizeof(arr2) / sizeof(arr2[0]); i++)//打印二维数组 { //int j = 0; for (int j = 0; j < sizeof(arr2[0]) / sizeof(arr2[0][0]); j++) { printf("%d ", arr2[i][j]); } printf("\n"); } return 0; }
2.4 二维数组在内存中的存储
像一维数组一样,打印二维数组的每个元素
int main() { int arr[3][5] = { {1,2},{3,4},{5,6} }; for (int i = 0; i < 3; i++) { int j = 0; for ( j = 0; j < 5; j++) { printf("&arr[%d]{%d]=%p\n", i, j, &arr[i][j]);//地址是连续的 } } return 0; }
二维数组的地址在内存中也是连续的,相邻元素依次相差4个字节,&arr[0][3]与&arr[1][0]是相连的。
3、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
- 二维数组的行和列也可能存在越界。
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; }
4、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:要实现一个冒泡排序函数,将一个整形数组排序
4.1 冒泡排序函数的错误设计
//方法1: void bubble_sort(int arr[])//接受数组 {//计算数组的长度 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); 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]) {//前者比后者大,则两者交换 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);//将数组作为参数传递 for(i=0; i<sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); i++) { printf("%d ", arr[i]); } return 0; }
结果见下图,没有达到预期的排序效果。
按下F10进入调试界面,按F11进行单步调试,会发现主函数中的数组是10个元素,这是自己定义的,没有问题。
但是将数组当作参数传递给函数bubble_sort会发现,函数接受的数组只包含首元素3。
因此计算数组长度sizeof(arr)时,结果长度是4,不再是原来主函数里的40了。
调试之后可以看到 bubble_sort 函数内部的 sz ,是1。
所以数组作为函数参数的时候,不是把整个数组的传递过去。
这种情况之前在C语言函数超详细讲解上篇中 4.3.3 二分查找中就具体分析过。
4.2 数组名是什么?
int main() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; printf("%p\n", arr);//首元素的地址 printf("%p\n", arr+1);//+1指向第二个元素 printf("%p\n", &arr[0]);//首元素的地址 printf("%p\n", &arr[0]+1);+1//指向第二个元素 printf("%p\n", &arr);//整个数组的地址 printf("%p\n", &arr+1); return 0; }
运行结果见下图:
- 数组名就是首元素的地址,用指针接收
- 对数组名求地址,是整个数组的地址
- &arr的地址和 &arr+1 的地址相差28,这是16进制,转化为2进制就是 40了,这正是数组的长度,包含10个元素
4.3 对数组名的用法进行总结
- 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。
- &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。
4.4 冒泡排序函数的正确设计
上述代码当数组传参的时候,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 。因为地址可以用指针就收。
那么,函数内部的 sizeof(arr) 结果是4。数组长度应该放在主函数中进行计算。
下面对4.2 进行改进,有时候数组元素本身就是按一定顺序排好的,只需第一轮判断即可:
void bubble_sort(int* arr, int sz) { //排序坐外面的大循环次数 int i = 0; for ( i = 0; i < sz-1; i++) { int flag = 1;//状态机标志位,代表数组本身元素就是从小到大排序的 int j = 0; for ( j = 0; j < sz-1-i; j++) { if (arr[j]>arr[j+1]) { flag = 0;//只要有一个地方需要排序,就置零 int tmp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = tmp; } } if (1==flag) {//第一轮排序结果都是1,说明没有地方需要排序 break;//直接跳出后面的循环,不需要再排序了 } } } int main() { //int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; int arr[] = { 3,1,2,4,5,6,8,9,7,10 }; //写一个冒泡排序的函数, //arr表示首元素的地址, &arr[0],也是首元素的地址 int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, sz); int i = 0; for ( i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } return 0; }
总结
本文是对数组相关知识点的学习,下一篇将通过完成三子棋游戏巩固前面所学的知识点。
加载全部内容