C语言中的数组（详解）

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【前言】

数组可以说是目前为止讲到的第一个真正意义上存储数据的结构。

虽然前面学习的变量也能存储数据但变量所能存储的数据很有限。不仅如此数组和指针后续会讲是相辅相成的学习数组可以为学习指针打下基础。

注
由于本文讲解的数组需要用到自定义函数的概念没有学习的小伙伴可以查看函数的讲解C语言中的函数

一、一维数组

1.一维数组的创建

一维数组的定义方式如下

类型说明符 数组名[常量表达式];
例int arr[5];

它表示定义了一个整型数组数组名为 arr定义的数组称为数组 arr。
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。(作者用的编译器是VS2019不支持C99标准)

2.数组的初始化

所谓数组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。
下面举出数组初始化的情况

//整形数组
int arr1[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };//完全初始化
int arr2[5] = { 1, 2 };//不完全初始化
int arr3[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int arr4[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
//字符型数组
char arr5[] = {'a','b','c'};
char arr6[] = "abcdef"

我们可以打印出来看一下

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 [] 下标引用操作符即arr[0]为数组首元素arr[4]为最后一个元素。
我们来做一道题目输入十个数字并将它们打印出来。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	//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++)
	{
		arr[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 10; ++i)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

代码中 sizeof(arr)表示计算整个数组arr的大小而sizeof(arr[0])表示计算数组中首元素的大小随便计算一个元素就行因为每个元素的大小都是相等的这里是选取了首元素所以sz就是数组元素的个数。

4.一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
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;
}

输出结果如下

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。

二、二维数组

1.二维数组的创建

//数组创建
int arr[3][4];//创建一个3行4列的整形二维数组
char arr[3][5];//创建一个3行5列的整形二维数组
double arr[2][4];//创建一个2行4列的浮点型形二维数组

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

我们打印出来看一下

3.二维数组的使用

二维数组的使用和一维数组一样也是通过下标的方式。
看代码

#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]);
		}
	}
	return 0;
}

运行结果

4.二维数组在内存中的存储

和一维数组一样这里我们试着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;
}

运行结果

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。

三、数组越界

• 我们知道数组的下标是有范围限制的。
• 数组的下标规定是从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
• 所以我们在写代码时最好自己做越界的检查。

例

#include <stdio.h>
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;
}

注意二维数组的行和列也存在越界。

四、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。

补充什么是冒泡排序

它重复地走访过要排序的元素列依次比较两个相邻的元素如果顺序如从大到小、首字母从Z到A错误就把他们交换过来。 走访元素的工作是重复地进行直到没有相邻元素需要交换也就是说该元素列已经排序完成。
比如将10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 这十个元素前后依此交换最后变成9 8 7 6 5 4 3 2 1 10为一次冒泡排序重复此类操作最后变成1 2 3 4 5 6 7 8 9 10就算完成了冒泡排序。

1.冒泡排序

我们来实现一个冒泡排序:输入十个数3 1 7 5 8 9 0 2 4 6要求顺序打印。

函数定义

#include <stdio.h>
//自定义一个冒泡排序函数bubble_sort
void bubble_sort(int arr[])
{
	//设置整形变量sz即为数组元素的个数
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int i = 0;
    for (i = 0; i < sz - 1; i++)//所有元素顺序排完后要完成的次数
    {
        int j = 0;
        //每相邻两个元素比较的总次数逐次递减所以要-i)
        for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
        {
            if (arr[j] > arr[j + 1])
            {
            	//相邻两元素交换
                int tmp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = tmp;
            }
        }
    }
}

代码设计

int main()
{
    int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };
    bubble_sort(arr);//将实参arr传到形参arr[]进行函数的执行
    for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);//依次打印顺序后数组的每个元素
    }
    return 0;
}

运行结果

惊不惊喜意不意外。我们再检查检查代码

有人就要说了诶这也没毛病呀啥情况啊

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 是1。

难道数组作为函数参数的时候不是把整个数组的传递过去

2.数组名是什么

数组名就是地址通常来说数组名是数组首元素的地址

代码示例

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("%p\n", arr);
	printf("%p\n", &arr[0]);
	return 0;
}

运行结果

可以看出数组名就是数组首元素的地址

但是如果是这样的话那么sizeofarr的大小应该等于4或者8呀我们看下是不是呢

很明显不是那是为什么呢

这里有两个例外

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。

3.代码修正

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。

所以正确的代码应该是

#include<stdio.h>
void sort(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; 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 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	sort(arr, sz);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果

当当当当,终于成功啦

• 好了关于C语言中的数组就讲到这里啦
• 在学完函数和数组之后我们就可以设计三子棋和扫雷程序代码了后续我将会在代码小游戏专栏里面发布游戏代码设计大家想看的可以订阅一下敬请期待吧
• 拜拜啦