七天学会C语言-第六天（指针）

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1.指针变量与普通变量

指针变量与普通变量是C语言中的两种不同类型的变量，它们有一些重要的区别和联系。
普通变量是一种存储数据的容器，可以直接存储和访问数据的值。：

int num = 10; // 定义一个整数型普通变量num，赋值为10

在例子中，变量num是一个普通整数变量，它直接存储了值10。
指针变量是一种特殊类型的变量，它存储的是内存地址（即某个数据在计算机内存中的位置）。指针变量本身不直接存储数据的值，而是存储数据的地址，通过这个地址可以访问实际存储在该地址上的数据。

int *ptr; // 定义一个整数型指针变量ptr
int num = 10; // 定义一个整数型普通变量num，赋值为10
ptr = &num; // 将ptr指向num的地址

在例子中，ptr是一个整数型指针变量，它存储了变量num的地址。通过ptr可以访问和修改num的值

*ptr = 20; // 通过ptr修改了num的值，将其改为20

这里的*ptr表示通过指针ptr访问所指向的内存地址上的数据。

例 1：输入两个整数，按先大后小的顺序输出这两个数。请用指针来编程

用指针的编写方法：

#include<stdio.h> 

int main() {
    int a, b, *p, *q, t;
    printf("请输入两个整数:\n");
    scanf("%d,%d", &a, &b); // 输入两个整数
    
    p = &a; // p指向a的地址
    q = &b; // q指向b的地址
    
    if (a < b) {
        t = *p; // 将p指向的值赋值给t
        *p = *q; // 将q指向的值赋值给p，实现交换
        *q = t; // 将t的值赋值给q
    }
    
    printf("较大数为%d  较小数为%d\n", a, b); // 输出交换后的结果
    
    return 0;
}

运行结果：
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简单总结：

普通变量直接存储数据的值。
指针变量存储数据的地址，通过地址可以访问实际数据。
指针变量通常需要初始化，指向某个有效的内存地址。
指针变量使用*操作符来访问所指向的数据。

2.指针变量与一维数组

指针变量与一维数组有着密切的关系，因为数组名本身就是一个指针。以下是一些关于指针变量与一维数组的重要概念和用法：

指针与数组名：数组名是指向数组第一个元素的指针。例如，如果有一个整型数组 arr，则 arr 等价于 &arr[0]，都表示数组第一个元素的地址。
指针遍历数组：可以使用指针遍历数组的元素。通过递增指针的值，可以访问数组的不同元素。
指针作为函数参数：可以将数组的首地址传递给函数，从而在函数内部操作整个数组。

例 1：一个整型数组里的 5 个元素由键盘输入，将每个元素变为原来的两倍后再依次输出。
之前的编写方法：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a[5];
    int i;

    printf("请输入 5 个整数:\n");
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        scanf("%d", &a[i]);
        a[i] = a[i] * 2; // 在这里将每个元素加倍
    }

    printf("加倍后的各整数为:\n");
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\t", a[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

运行结果：
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用指针的编写方法：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a[5];
    int i, *p;
    p = &a[0];
    
    printf("请输入 5 个整数:\n");

    for (i = 0; i < 5; i++) {
        scanf("%d", p + i);
        *(p + i) = *(p + i) * 2; // 在这里将每个元素加倍
    }

    printf("加倍后的各整数为:\n");
    
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\t", *(p + i));
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

运行结果：
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简单总结：
&数组名[某数] 相当于数组名+某数
数组名[某数] 相当于 *(数组名+某数)

3.指针变量与一维数组相关函数

指针与数组名的关系： 在C语言中，数组名本身就是一个指针，它指向数组的第一个元素的地址。例如，如果有一个整数数组 int arr[5]，那么 arr 就是指向 arr[0] 的指针。
指针遍历数组： 通过使用指针，我们可以遍历整个数组。例如，可以使用指针 int *ptr 来访问数组的元素，其中 ptr 初始化为数组的首地址，然后逐渐递增以访问数组的不同元素。
指针与数组的传递： 函数可以接受指向数组的指针作为参数，这样可以避免将整个数组复制到函数中。这对于处理大型数组非常有用，因为它减少了内存和时间开销。例如，函数原型可以是 void myFunction(int *arr, int size)，其中 arr 是指向数组的指针，size 是数组的大小。
数组作为函数返回值： 函数可以返回指向数组的指针。这在某些情况下很有用，例如在函数内部动态分配数组内存，然后返回指向该数组的指针。
使用指针函数修改数组： 指针函数可以用来修改传递给它们的数组的内容，而无需返回任何值。这使得函数能够在调用函数中直接修改数组的元素。
字符串和字符数组： 字符串在C语言中是字符数组，它们以空字符 '\0' 结尾。通过使用指向字符的指针，我们可以对字符串进行各种操作，如拷贝、连接、比较等。

例 1：有两个小组，分别有 5 名学生和 10 名学生。请编程输入这些学生的成绩，并调用一个 aver 函数求这两个小组的平均分。
形参是数组名，实参是数组名：

#include <stdio.h>

float aver(float a[], int n);

int main()
{
    float zu1[5], zu2[10];
    int i;

    printf("请输入第 1 组的学生成绩:\n");
    for (i = 0; i <= 4; i++)
    {
        scanf("%f", &zu1[i]);
    }

    printf("请输入第 2 组的学生成绩:\n");
    for (i = 0; i <= 9; i++)
    {
        scanf("%f", &zu2[i]);
    }

    printf("第 1 组平均分是%.2f\n", aver(zu1, 5));
    printf("第 2 组平均分是%.2f\n", aver(zu2, 10));

    return 0;
}

float aver(float a[], int n)
{
    float sum = a[0], pingjunshu;
    int i;

    for (i = 1; i < n; i++)
    {
        sum = sum + a[i];
    }

    pingjunshu = sum / n;
    return (pingjunshu);
}

运行结果：
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形参是指针变量，实参是数组名：

#include <stdio.h>

float aver(float *p, int n);

int main()
{
    float zu1[5], zu2[10];
    int i;

    printf("请输入第 1 组的学生成绩:\n");
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        scanf("%f", &zu1[i]);
    }

    printf("请输入第 2 组的学生成绩:\n");
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        scanf("%f", &zu2[i]);
    }

    printf("第 1 组平均分是%.2f\n", aver(zu1, 5));
    printf("第 2 组平均分是%.2f\n", aver(zu2, 10));

    return 0;
}

float aver(float *p, int n)
{
    float sum = *p, pingjunshu;
    int i;

    for (i = 1; i < n; i++)
    {
        sum = sum + *(p + i);
    }

    pingjunshu = sum / n;
    return (pingjunshu);
}

运行结果：
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形参是指针变量，实参是指针变量：

#include <stdio.h>

float aver(float *p, int n);

int main()
{
    float zu1[5], zu2[10];
    int i;

    printf("请输入第 1 组的学生成绩:\n");
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        scanf("%f", &zu1[i]);
    }

    printf("请输入第 2 组的学生成绩:\n");
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        scanf("%f", &zu2[i]);
    }

    printf("第 1 组平均分是%.2f\n", aver(zu1, 5));
    printf("第 2 组平均分是%.2f\n", aver(zu2, 10));

    return 0;
}

float aver(float *p, int n)
{
    float sum = *p, pingjunshu;
    int i;

    for (i = 1; i < n; i++)
    {
        sum = sum + *(p + i);
    }

    pingjunshu = sum / n;
    return (pingjunshu);
}

运行结果：
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4.指针变量与二维数组

二维数组的内存结构： 二维数组在内存中是连续存储的一块区域，其元素按行优先的顺序排列。这意味着二维数组的每一行都存储在连续的内存块中，而指向下一行的指针则指向下一个连续内存块的起始地址。
指针与二维数组的关系： 二维数组名本身是一个指向数组的指针。例如，如果有一个二维整数数组 int arr[3][4]，那么 arr 就是一个指向整数数组的指针，它指向数组的第一行。
使用指针访问二维数组元素： 可以使用指向二维数组的指针来访问数组元素。例如，可以使用 int (*ptr)[4] 来声明一个指向 arr 的指针，然后通过 ptr 来访问数组的不同元素，其中 4 表示每行的元素个数。
二维数组作为函数参数： 函数可以接受指向二维数组的指针作为参数。这对于处理二维数组非常有用，因为它可以减少数据复制的开销。例如，函数原型可以是 void myFunction(int (*arr)[4], int rows, int cols)，其中 arr 是指向二维数组的指针，rows 和 cols 分别表示数组的行数和列数。
指针与多维数组的关系： 指针与多维数组的关系不仅限于二维数组，还可以用于更高维度的数组。例如，可以声明一个指向三维数组的指针，以便访问三维数组的元素。
使用指针遍历二维数组： 可以使用指针来遍历整个二维数组，通过逐行或逐列访问元素。这种方法在处理二维数据集时非常有用。

例 1：已知整型二维数组 a[3][4]={1,2,3,4,5,6,6,5,4,3,2,1}。
请用指针变量输出二维数组各元素的值。

#include <stdio.h>

int main() {
    int a[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 6, 5}, {4, 3, 2, 1}};
    int *p;

    for (p = a[0]; p <= a[0] + 11; p++) {
        if ((p - a[0]) % 4 == 0) {
            printf("\n");
        }
        printf("%d\t", *p);
    }

    printf("\n");
    return 0;
}

运行结果：
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简单总结：
&数组名[数 α][数 β] 相当于数组名[数 α]+数 β
也相当于数组名[0]+α*列数+β
数组名[数 α][数 β] 相当于 *(数组名[数 α]+数 β)

5.指针变量与二维数组相关函数

1.指针变量与二维数组的关系：在C语言中，一个二维数组的名称实际上是指向数组的指针。例如，对于 int arr[3][4] 这个二维数组，arr 是一个指向整数数组的指针，它指向数组的第一行。这一点使得指针变量能够与二维数组紧密合作。
2.传递二维数组给函数：函数可以接受指向二维数组的指针作为参数。这样可以避免复制整个数组，提高了程序的效率。例如，可以使用以下函数原型来接受一个二维整数数组：

void processArray(int (*arr)[4], int rows, int cols);

这里，arr 是一个指向 int[4] 数组的指针，rows 和 cols 分别表示数组的行数和列数。
3. 函数内使用指针处理二维数组： 在函数内部，可以使用指针来处理传递进来的二维数组。通过指针，可以访问和修改数组元素，进行各种操作。
4. 指向二维数组的指针变量： 可以声明指向二维数组的指针变量，以便遍历整个二维数组。例如，int (*ptr)[4] 表示一个指向包含4个整数的数组的指针，可以用它来访问数组元素。
5. 多维数组的通用性： 这种技术不仅适用于二维数组，还可以扩展到更高维度的数组。可以声明指向多维数组的指针，以便处理多维数据结构。
6. 优化内存使用： 使用指针和相关函数可以减少内存使用，特别是在处理大型数据集时。这有助于提高程序的性能和效率。

例 1：有 3 名学生学习 4 门课，学生一的成绩分别是 65、67、70、60，学生二的分别是 80、87、90、81，学生三的分别是 90、99、93、98。将上述成绩输入二维数组，并通过函数输出三人的总平均分。

形参是指针变量，实参是数组名：

#include <stdio.h>

void shuchu(float *p, int n);

int main() {
    float fenshu[3][4] = {{65, 67, 70, 60}, {80, 87, 90, 81}, {90, 99, 93, 98}};
    
    // 传递二维数组的地址
    shuchu(*fenshu, 12);
    
    return 0;
}

void shuchu(float *p, int n) {
    float sum = 0;
    int i;
    
    for (i = 0; i < n; i++) {
        sum += *(p + i);
    }
    
    printf("三人的总平均分为%f\n", sum / n);
}

运行结果：
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形参是指针变量，实参是指针变量：

#include <stdio.h>

void shuchu(float *p, int n);

int main() {
    float fenshu[3][4] = {{65, 67, 70, 60}, {80, 87, 90, 81}, {90, 99, 93, 98}};
    int *q;
    q = &fenshu[0][0];
    shuchu(q, 12);
    return 0;
}

void shuchu(float *p, int n) {
    float sum = 0;
    int i;
    for (i = 0; i < n; i++) {
        sum += *(p + i);
    }
    printf("三人的总平均分为%f\n", sum / n);
}

运行结果：
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6.指针变量指向二维数组的行变量

例 1：请用指针变量指向二维数组的行变量的方法，将
中某行某列的值输出来。

#include <stdio.h>

int main() {
    int a[3][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};
    int (*p)[3]; // 声明指向具有3个整数的数组的指针
    p = a;
    int i, j, hang, lie;
    printf("请输入行数与列数:\n");
    scanf("%d,%d", &hang, &lie); // 修正此处
    i = hang - 1;
    j = lie - 1;
    printf("%d行%d列的元素为%d\n", hang, lie, *(*(p + i) + j));
    return 0;
}

运行结果：
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7.用指向二维数组行变量的指针变量做形参

例 1：有 3 名学生学习 4 门课，学生一的成绩分别是 65、67、70、60，学生二的分别是 80、87、90、81，学生三的分别是 90、99、93、98。将上述成绩存入二维数组，并通过函数输出第 2 个学生的各科成绩。

#include <stdio.h>

void shuchu(float (*p)[4], int n);

int main() {
    float fenshu[3][4] = {{65, 67, 70, 60}, {80, 87, 90, 81}, {90, 99, 93, 98}};
    shuchu(fenshu, 2);
    return 0;
}

void shuchu(float (*p)[4], int n) {
    int i;
    printf("第%d个学生的各科成绩是:\n", n);
    for (i = 0; i <= 3; i++)
        printf("%f\t", *(*(p + n - 1) + i));
    printf("\n");
}

运行结果：
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8.指针变量与字符串

字符串表示：字符串是字符数组的一种形式，以空字符 ‘\0’ 结尾。例如，“Hello” 在内存中表示为字符数组 {‘H’, ‘e’, ‘l’, ‘l’, ‘o’, ‘\0’}。
字符指针：指针变量可以用来指向字符串的首字符。例如，char str = “Hello”; 将 str 指向字符串 “Hello” 的首字符 ‘H’。
字符串输入：使用 scanf 或 fgets 等函数可以从用户输入或文件中读取字符串，并将其存储在字符数组中。
字符串输出：使用 printf 函数可以将字符串打印到标准输出或文件。
字符串处理：指针变量可以用来遍历和操作字符串中的字符。你可以使用指针来查找字符串中的特定字符，拷贝字符串，连接字符串，比较字符串等。

以前的编写方法：

#include<stdio.h>

int main() {
    int i;
    char a[] = {'I', ' ', 'a', 'm', ' ', 'm', 'u', 'c', 'h', 'e', 'n', '!', '!'};
    char b[10086];

    for (i = 0; a[i] != '\0'; i++) {
        b[i] = a[i];
    }

    b[i] = '\0'; // 添加终止字符

    printf("字符串 b 是:\n");
    for (i = 0; b[i] != '\0'; i++) {
        printf("%c", b[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

运行结果：
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指向字符串的指针写法：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i;

    char a[] = {'I', ' ', 'a', 'm', ' ', 'm', 'u', 'c', 'h', 'e', 'n', '!', '!'};
    char b[10086];
    char *p, *q;
    p = &a[0];
    q = &b[0];

    for (i = 0; *(p + i) != '\0'; i++)
        *(q + i) = *(p + i);

    *(q + i) = '\0';

    printf("字符串 b 是:\n");
    for (i = 0; *(q + i) != '\0'; i++)
        printf("%c", *(q + i));

    printf("\n");

    return 0;
}

运行结果：
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简单总结：
&数组名[某数] 相当于数组名+某数
数组名[某数] 相当于 *(数组名+某数)

9.指针变量与字符串相关函数

例 1：定义字符串 a 为“I am muchen！!”，将其复制到字符串 b 里，并输出字符串 b。请调用函数编写此程序。
以前的编写方法(形参是数组名，实参是数组名)：

#include <stdio.h>

void fuzhi(char yuanlaide[], char xinde[]); // 声明函数

int main() {
    int i;

    char a[] = {'I', ' ', 'a', 'm', ' ', 'm', 'u', 'c', 'h', 'e', 'n', '!', '!'};
    char b[10086];

    printf("字符串 b 是:\n");
    
    // 调用函数来复制字符串
    fuzhi(a, b);

    for (i = 0; b[i] != '\0'; i++)
        printf("%c", b[i]);

    printf("\n");

    return 0;
}

// 定义函数来复制字符串
void fuzhi(char yuanlaide[], char xinde[]) {
    int i;

    for (i = 0; yuanlaide[i] != '\0'; i++) 
        xinde[i] = yuanlaide[i];

    xinde[i] = '\0'; // 添加字符串结束符
}

运行结果：
在这里插入图片描述

形参是指针变量，实参是数组名：

#include <stdio.h>

void fuzhi(char *yuanlaidep, char *xindep); // 声明函数

int main() {
    int i; // 声明变量 i

    char a[] = {'I', ' ', 'a', 'm', ' ', 'm', 'u', 'c', 'h', 'e', 'n', '!', '!'};
    char b[10086];

    printf("字符串 b 是:\n");
    
    // 调用函数来复制字符串
    fuzhi(a, b);

    for (i = 0; b[i] != '\0'; i++)
        printf("%c", b[i]);

    printf("\n");

    return 0;
}

// 定义函数来复制字符串
void fuzhi(char *yuanlaidep, char *xindep) {
    int i;

    for (i = 0; *(yuanlaidep + i) != '\0'; i++)
        *(xindep + i) = *(yuanlaidep + i);

    *(xindep + i) = '\0'; // 添加字符串结束符
}

运行结果：
在这里插入图片描述

10.指针变量与函数

例 1：输入两个整数，用 max 函数求二者中的较大数并输出。
以前的编写方法：

#include <stdio.h>

int max(int x, int y);

int main() {
    int a, b;
    
    printf("请输入两个整数:\n");
    scanf("%d,%d", &a, &b);
    
    printf("较大数为%d\n", max(a, b));
    
    return 0;
}

int max(int x, int y) {
    return (x > y ? x : y);
}

运行结果：
在这里插入图片描述

改成用指针指向函数：

#include <stdio.h>

int max(int x, int y);

int main() {
    int a, b, maxValue;
    int (*p)(int, int);
    
    p = max;
    
    printf("请输入两个整数:\n");
    scanf("%d,%d", &a, &b);
    
    maxValue = p(a, b); // 直接调用函数指针
    
    printf("较大数为%d\n", maxValue);
    
    return 0;
}

int max(int x, int y) {
    return (x > y ? x : y);
}

运行结果：
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例 2：输入两个整数，然后让用户选择 1 或 2 ，选 1 时调用 max函数输出二者中的较大数，选 2 时调用 min 函数输出二者中的较小数。

宿舍要断电了，这个代码先存着，后续补！

11.返回指针值的函数

例 1：有 3 名学生学习 4 门课，学生一的成绩分别是 65、67、70、60，学生二的分别是 80、87、90、81，学生三的分别是 90、99、93、98。用指针函数来变成，要求在用户输入学生序号以后，能输出该学生的各科成绩。
在这里插入图片描述

#include <stdio.h>

float *find(float (*row)[4], int n);

int main() {
    float scores[3][4] = {{65, 67, 70, 60}, {80, 87, 90, 81}, {90, 99, 93, 98}};
    float *ptr;
    int studentNumber, i;

    printf("Enter the student number: ");
    scanf("%d", &studentNumber);

    printf("Grades for student %d:\n", studentNumber);
    ptr = find(scores, studentNumber - 1);

    for (i = 0; i <= 3; i++) {
        printf("%.2f\t", *(ptr + i));
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

float *find(float (*row)[4], int n) {
    float *result;
    result = *(row + n);
    return result;
}