C 语言-数组

1. 数组

1.1 引入

需求：记录班级10个学员的成绩

需要定义10个变量存在的问题:变量名起名困难变量管理困难

需求：记录班级1000个学员的成绩

1.2 概念

作用：容纳 数据类型相同 的多个数据的容器 。

特点：

  • 长度不可变
  • 容纳 数据类型相同

名词：

元素:数组中存储的数据
下标:元素在数组中的位置,下标从0开始,长度-1结束
长度:数组中可存储元素个数

注意：

  • 数组中的数据在 内存中是连续存储的。

1.3 分类

  • 安存储的数据类型存储

    字符数组
整形数组
浮点型数组
...

  • 按维度分类

    一维数组
二维数组
...

1.4 使用

1.4.1 定义与初始化

① 定义：

语法：

数据类型 数组名[长度] = {值1, 值2, 值3, 值4...};
② 初始化

全部初始化：

此时可省略长度不写

如：

int nums[5] = {1, 3, 5, 7, 9}
//此时可以长度不写
int nums01[] = {1, 3, 5, 7, 9}

部分初始化：

没初始化的部分，值默认为0。

如：

int num02[5] = {1, 3, 5}
③ 字符数组与字符串

比如：

char str01[5] = {'h','e','l','l','o'};char str02[] = "hello";

注意:

  • 将 字符串 赋值给字符数组 系统将 默认为其在尾部加 \0。
  • \0：字符串结束
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{char str01[5] = {'h','e','l','l','o'};char str02[] = "hello";printf("str01大小为:%d\n",sizeof(str01));printf("str02大小为:%d\n",sizeof(str02));return 0;
}// 输出
// str01大小为:5
// str02大小为:6

1.4.2 使用

① 获取指定位置元素

语法：

数组名[下标]

如：

int nums[5] = {1, 3, 5, 7, 9};取出并打印 第4个数printf("%d\n", nums[3]);
取出后赋值给别的变量int x = nums[4];
取出后赋值给数组的其他位置nums[1] = nums[4];

#include <stdio.h>
void fun01()
{int nums[5] = {1,3,5,7,9};printf("nums中下标为4的元素是:%d\n",nums[4]);
}
void fun02()
{int nums[5] = {1,3,5,7,9};int x = nums[4];printf("x=%d\n",x);
}int main(int argc, char const *argv[])
{fun01();fun02();return 0;
}// 输出：
// nums中下标为4的元素是:9
// x=9
② 修改指定位置元素

语法：

数组名[下标] = 值;

如：

int nums[5] = {1,3,5,7,9};
将数组中下标为1的元素修改为33
nums[1] = 33;

例：

#include <stdio.h>void fun03()
{int nums[5] = {1,3,5,7,9};nums[1] = 33;printf("nums修改后下标为1的值是:%d\n",nums[1]);
}int main(int argc, char const *argv[])
{fun03();return 0;
}// 输出：
// nums修改后下标为1的值是:33
③ 计算数组长度

思路：

数组所占字节数大小/单个元素所占大小 = 长度

如：

int nums[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,89,9,10,1,21,121,121,21,3,32};
int len = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);
int len = sizeof(nums) / sizeof(int);

例：

#include <stdio.h>void fun04()
{int nums[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,89,9,10,1,21,121,121,21,3,32};int len = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);//int len = sizeof(nums) / sizeof(int);printf("数组的长度为:%d\n",len);
}int main(int argc, char const *argv[])
{fun04();return 0;
}// 输出：
// 数组的长度为:18
④ 遍历

含义：将数组中的数据逐个取出

例：

#include <stdio.h>void fun05()
{int nums[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,89,9,10,1,21,121,121,21,3,32};//计算数组长度int len = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);//开启循环for(int i = 0; i < len; i++){//取值int x = nums[i];//打印printf("%d,",x);}printf("\n");
}int main(int argc, char const *argv[])
{fun05();return 0;
}// 输出：
// 1,2,3,4,5,6,7,8,89,9,10,1,21,121,121,21,3,32,
⑤ 键盘输入数据存储到数组中

注意：字符串除外

例1：

void fun06()
{char cs[10] = {0};scanf("%c",&cs[0]);printf("%c\n",cs[0]);
}/*
输入: 56
输出: 5
因为%c是char的占位符, 占一个字节
*/

例：

#include <stdio.h>void fun07()
{int nums[5] = {0};for(int i = 0; i < 5; i++){printf("请输入第%d个数",(i+1));scanf("%d",&nums[i]);}for(int i = 0; i < 5; i++){printf("%d,",nums[i]);}printf("\n");
}int main(int argc, char const *argv[])
{fun07();return 0;
}/*
输出：
请输入第1个数12
请输入第2个数23
请输入第3个数12
请输入第4个数23
请输入第5个数25
12,23,12,23,25,
*/
⑥ 字符串录入

scanf

问题:不能录入空格

void fun08()
{char str[50] = {0};//会将空格或回车作为录入结束scanf("%s",str);printf("str=%s\n",str);
}

gets

问题:会出现bug假如没有定义数组长度，会报错

#include <stdio.h>void fun09()
{char str[] = "";gets(str,sizeof(str),stdin);printf("str=%s\n",str);
}int main(int argc, char const *argv[])
{fun09();return 0;
}/*
hello
str=hello
*** stack smashing detected ***: ./a.out terminated
已放弃 (核心已转储)
*/

fgets

最优选择
语法:char *fgets(char *restrict str, int size, FILE *restrict stream)）fgets(数组名,sizeof(数组名),stdin);
假如没有定义数组长度，会直接结束。

#include <stdio.h>void fun10()
{char str[50] = "";fgets(str,sizeof(str),stdin);printf("str=%s\n",str);
}int main(int argc, char const *argv[])
{fun10();return 0;
}/*
输出：
hello world
str=hello world*/
⑦ 数组与函数

注意：

  • 数组的本质是一个地址，
  • 所以调用函数时传入数组，其实传递的是数组名对应的地址，
  • 此时当函数中将该数组中的内容修改，
  • 那么调用该函数所传递的数组的值也将被修改

如:

#include <stdio.h>
void funA(int a)
{a = 10;
}void funB(int nums[5])
{nums[0] = 10;
}
/*
要求定义一个函数,计算两数之和,要求返回和,加数,被加数*/ 
void add(int a,int b,int nums[3])
{int x = a + b;nums[0] = x;nums[1] = a;nums[2] = b;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{int x = 1;funA(x);printf("x= %d\n",x);int xs[5] = {1};funB(xs);printf("xs[0] = %d\n",xs[0]);int adds[3] = {0};add(10,2,adds);for(int i = 0; i < 3; i++){printf("%d\n",adds[i]);}return 0;
}/*
输出：
x= 1
xs[0] = 10
12
10
2
*/

1.5 扩展

因为数组本质是地址，所以 遍历时：nums[i] == *(nums+i)

#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{int nums[5] = {2,4,6,8,9};for(int i = 0; i < 5; i++){printf("%d,",nums[i]);// printf("%d,",*(nums+i));}printf("\n");return 0;
}/*
两个打印输出相同，如下：
2,4,6,8,9,
*/

2. 二维数组

2.1 概念

将一维数组作为元素存储的数组 。

2.2 使用

2.2.1 定义与初始化

语法：

数据类型 数组名[x][y] = {{值1,值2,值3,...},{值11,值22,值33,...},{值111,值222,值333,...},...
};

x：二维数组中存储的一维数组的个数

y：一维数组中可存储的元素的个数

如：

#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{int nums[5][3] = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9},{10,11,12},{13,14,15}};// 当数组全部初始化时可以省略长度不写// 二维数组的长度是一维数组的个数int nums[][3] = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9},{10,11,12},{13,14,15}};int nums[3][3] = {{0},{0},{0}};int nums[3][3] = {0};int nums[3][3] = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};int nums01[3][3] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};int nums02[3][3] = {0};return 0;
}

2.2.2 使用

① 取值
获取二维数组中下标为x的一维数组数组名[x]
获取二维数组中下标为x中下标为y的元素数组名[x][y]

例：

#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{int nums01[3][3] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};int nums02[3][3] = {0};printf("nums01[0][2] = %d\n",nums01[0][2]);printf("nums02[0][2] = %d\n",nums02[0][2]);char strs[3][50] = {"hello", "world", "boboy"};printf("strs[0] = %s\n",strs[1]);return 0;
}/*
输出：
nums01[0][2] = 3
nums02[0][2] = 0
strs[0] = world
*/
② 赋值
数组名[x][y] = 值;

注意:

​ 因为数组不能修改其指向的地址(因为数组是常指针)，所以数组不能重复初始化

所以以下语法是错误的：

数组名[x] = 新数组；

常指针：可以修改其指向的内容中的值，但是不能修改其指向的地址

③ 长度
sizeof(数组名) / sizeof(数组中第一个元素) = 长度
④ 遍历

思路：

1,获取二维数组中一维数组的个数,即二维数组的长度,为x
2,获取一维数组中元素的个数,即一维数组的长度,为y
3,开启循环,逐个获取二维数组中的一维数组
4,在循环内遍历获取到的一维数组

例1：

#include <stdio.h>
void fun01()
{int nums[5][3] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15};int xlen = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);int ylen = sizeof(nums[0]) / sizeof(nums[0][0]);for(int i = 0; i < xlen; i++){//nums[i]for(int j = 0; j < ylen; j++){int x = nums[i][j];printf("%d,",x);}printf("\n");}
}void fun02()
{char strs[3][5] = {{'a','b','c','d','e'},{'h','e','l','l','o'}};int xlen = sizeof(strs) / sizeof(strs[0]);int ylen = sizeof(strs[0]) / sizeof(strs[0][0]);for(int i = 0; i < xlen; i++){for(int j = 0; j < ylen; j++){printf("%c ",strs[i][j]);            }printf("\n");}
}int main(int argc, char const *argv[])
{fun01();printf("###################\n");fun02();fun03();return 0;
}/*
输出：
1,2,3,
4,5,6,
7,8,9,
10,11,12,
13,14,15,
###################
a b c d e 
h e l l o */

例2：遍历字符串

#include <stdio.h>void fun03()
{char strs[3][6] = {"abcde","hello"};int xlen = sizeof(strs) / sizeof(strs[0]);for(int i = 0; i < xlen; i++){printf("%s",strs[i]);            printf("\n");}
}int main(int argc, char const *argv[])
{fun03();return 0;
}/*
输出：
abcde
hello*/

例3：键盘录入

#include <stdio.h>//键盘录入多个字符串存储到数组中
void fun04()
{char strs[3][128] = {0};for(int i = 0; i < 3; i++){fgets(strs[i],sizeof(strs[i]),stdin);}for(int i = 0; i < 3; i++){printf("%s",strs[i]);}
}
int main(int argc, char const *argv[])
{fun04();return 0;
}/*
输入：
hello
world
tom
输出：
hello
world
tom
*/

3. 算法

软件 = 算法 + 数据结构

算法 = 数学公式使用代码实现

优点：提高代码运行效率

如：

  • 代码
//计算100以内数之和
int sum = 0;
for(int i = 0; i < 100; i++){sum = sum + i;} 
printf("sum=%d\n",sum);分析得知:以上代码共执行了303行
  • 数学
在数学中该问题的公式为: (首项+尾项) * 项数 / 2int sum = (0 + 99) * 100 / 2;
分析得知:以上代码共执行了1行

评判算法是否优良

  • 时间复杂度
  • 空间复杂度

3.1 常用算法

3.1.1 两数交换位置

int a = 1;
int b = 2;
int c = a;
a = b;
b = c;

3.1.2 寻找最值

思路:
1,假设数组中的一个数为最值
2,在使用数组中元素与其一一对比
3,如果取出的元素大于或小于最值,将假设的最值换为改值
4,当对比完成后,假设的最值就是真的最值

代码：

int nums[] = {6,21,33,67,1,29,32,14};
//寻找最小值
int min = nums[0];
for(int i = 0; i < sizeof(nums)/sizeof(nums[0]); i++){if(nums[i] < min){min = nums[i];}
} 
printf("最小值为:%d\n",min);

寻找最值下标

思路:
1,假设数组中的位置上的数为最小值，记录该位置为最值下标
2,在使用数组中元素与下标对应的值一一对比
3,如果取出的元素大于或小于下标对应的值,将假设的下标改为该数的下标
4,当对比完成后,假设的最下标就是最值下标

代码：

int nums[] = {6,21,33,67,1,29,32,14};排序
//寻找最小值下标
int minIndex = 0;
for(int i = 0; i < sizeof(nums)/sizeof(nums[0]); i++){if(nums[i] < nums[minIndex]){minIndex = i;}} 
printf("最小值下标为:%d\n",minIndex);

3.2 排序

目的：将数组中的数据从大到小(降序)或从小到大(升序)排序

3.2.1 冒泡排序

核心思想：相邻比较，交换位置

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
//生成随机数
void setNums(int nums[],int len)
{for(int i = 0; i < len; i++){nums[i] = rand() % 100;}
}
//打印数组中的内容
void printNums(int nums[],int len)
{for(int i = 0; i < len; i++){printf("%d ",nums[i]);}printf("\n");
}void sort01(int nums[],int len)
{//冒泡排序for (int i = 0; i < len - 1; i++){for(int j = 0; j < len-1; j++){if (nums[j] > nums[j+1]){//交换位置int x = nums[j];nums[j] = nums[j+1];nums[j+1] = x;}}}
}
int main(int argc, char const *argv[])
{int nums[10] = {0};srand(time(NULL));int len = sizeof(nums)/ sizeof(nums[0]);setNums(nums,len);printNums(nums,len);sort01(nums,len);printNums(nums,len);return 0;
}
//25 70 74 40 78 42 91 54 50 20 
//20 25 40 42 50 54 70 74 78 91

3.2.2 选择排序

核心思想：确定位置，与最值，交换位置

在这里插入图片描述

void sort02(int nums[],int len)
{//选择排序，外层循环一次找到一个最值并且放到目标位置for(int j = 0; j < len -1 ; j++){int tagIndex = j;int minIndex = tagIndex;//取值: 目标位置~lenfor(int i = tagIndex; i < len; i++){//寻找最值下标if(nums[minIndex] > nums[i]){minIndex = i;}}//目标位置不等于最值位置，则交换位置if (tagIndex != minIndex){//交换位置，此时最值交换到目标位置int x = nums[tagIndex];nums[tagIndex] = nums[minIndex];nums[minIndex] = x;}}
}
//7 82 4 2 42 19 69 70 19 52 
//2 4 7 19 19 42 52 69 70 82

简化：

void sort02(int nums[],int len)
{for(int j = 0; j < len -1 ; j++){int minIndex = j;for(int i = j; i < len; i++){if(nums[minIndex] > nums[i]){minIndex = i;}}if (j != minIndex){//交换位置int x = nums[j];nums[j] = nums[minIndex];nums[minIndex] = x;}}
}
//7 82 4 2 42 19 69 70 19 52
//2 4 7 19 19 42 52 69 70 82

3.3 查找

目的：查询数组中是否存在指定元素

3.3.1 顺序查找

核心思想：逐个比较

/*定义一个函数查找指定数据是否存在如果存在返回1否则返回0nums:要查找的数组len:数组长度tag:查找的数据
*/
int find01(int nums[],int len,int tag)
{for(int i = 0; i < len; i++){if (nums[i] == tag){return 1;}}return 0;
}/*定义一个函数查找指定数据是否存在如果存在返回下标否则返回-1nums:要查找的数组len:数组长度tag:查找的数据
*/
int find02(int nums[],int len,int tag)
{for(int i = 0; i < len; i++){if (nums[i] == tag){return i;}}return -1;
}

3.3.2 二分查找

要求：查找的数组必须 是有序的

int find03(int nums[],int len,int tag)
{//排序sort01(nums,len);printNums(nums,len);//二分查找法//定义开始和结束下标int start = 0;int end = len - 1;while(start <= end){//中间值下标int center = (start + end) / 2;//等于直接返回if (nums[center] == tag){return center;}else if(nums[center] < tag){start = center + 1;}else{end = center - 1;}}return -1;
}

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