2023年信息科学与工程学院学生科协第二次软件培训

一维数组

数组的概念

a[10]:	a[0]	a[1]	a[2]	a[3]	a[4]	a[5]	a[6]	a[7]	a[8]	a[9]
	9	1	3	5	7	9	2	4	6	8

可以把数组看作是一行连续的多个存储单元。

用更正式的说法是，数组是同类型数据元素的有序序列。

定义格式

通常我们是这样定义的：

数组中元素的类型 数组变量名[元素数量]
例如：
int x[10];
char z[10];
float y[10];

解释: int x[10]; 代表生成了10个格子，每个格子中只能装int型数据（否则将会发生自动类型转换）

注意：元素数量必须是一个正整数且在C99标准以前，元素数量必须是个确定的数(这里的“确定的数”之后会做更详细的解释)。

一维数组的访问

我们可以通过多种途径对一维数组进行访问：

scanf("%d", &x[0]); //读入一个数，并存放到x[0]中
printf("%d", x[1]); //输出x[1]的值
x[2] = 2; //将x[2]赋值为2
a = x[3]; //把x[3]的值赋给变量a

注意！！！下标不能越界！（下标指的是上式子中x[2]的2）

C语言中，数组下标范围是0到n-1，而不是1到n。而C语言不要求检查下标的范围。因此，当下标超出范围时，程序可能会执行不可预知的行为。

例题：

从键盘中输入10个int型数据，分行输出这些值，并输出它们的平均值

#include <stdio.h> 
int a[10]; 
double sum = 0.0; 
int i; 
int main() 
{
    for (i=0;i<10;i++) 
    {    scanf("%d", &a[i]); 
         sum += a[i]; 
    } 
    for (i=0;i<10;i++) 
    { 
         printf("%d\n", a[i]); 
    } 
    printf("%d", sum); 
}

可以看到，如果要获取数组的所有位置进行输入或输出，就必须要通过循环来“遍历”数组，即一个一个位置访问.

大家一定要注意这里for的开始和终止条件！到底循环了几次？每次i的值是多少？

显然，在这道题目中，for是从0开始循环，到9结束，一共循环了10次。

同样，这道题不使用数组也可以完成，具体的写法在直播中有提到，大家可以通过观看录播进行学习。

练习题：

从键盘中读入n(0<n<10)，计算接下来输入n个整数，输出它们的平均数，并输出大于平均数的所有数。

（这道题在直播中也详细的讲述过，我们也不再赘述）

数组元素数量

回顾一下，如何理解下面这句话：

注意：元素数量必须是一个正整数且在C99标准以前，元素数量必须是个确定的数。

现在我们想先输入一个n，再根据n的值创建具有n个位置的数组a[n]，就有：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int n;
	scanf("%d", &n);
	int a[n];   //!!!
	for (int i=0;i<n;i++)
	{
		scanf("%d", &a[i]);
	} 
	for (int i=0;i<n;i++)
	{
		printf("%d", a[i]);
	}
}

那么，这里 int a[n]; 中的n就并不是一个确定的数。所以，这一段代码在C99标准以前就不可以运行。大家可以在自己的编译器上运行，看看自己的编译器支不支持该操作。

如果不行的话，我们可以通过申请很大空间的数据来防止此问题，例如 int a[n]; 只要能保证n小于50，则该数组就可以实现我们的目的

一维数组的初始化

一维数组的初始化也有很多种方式，常用的有以下几种：

int a[3] = {0};//将所有元素初始化为0
int a[3] = {1, 2, 3};//对每个元素分别赋值
int a[] = {1, 2, 3};//偷懒的写法，让编译器自己计算数组的大小

已知数组a被下述语句初始化：

int a[6] = {1, 2, 3};

编程输出数组a的所有元素，你有什么发现？

输出应该是这样的：

1 2 3 0 0 0

二维数组

有的时候我们需要存储更多的信息，比如一个班级学生的语数外三门的分数，这个时候就需要用到二维数组（矩阵）。

姓名	语文	数学	英语
X	90	99	92
Y	59	59	59

定义格式

二维数组有着一维数组类似的定义模式：

类型  数组变量名[维数1][维数2]
举个例子：
int x[5][9];

二维数组的访问

二维数组的内部大概是这样的：

	0	1	2	3	4	5	6	7	8
0
1
2
3
4

x[i-1][j-1] 表示二维数组的第i行第j列的元素。

以int x[5][9]为例：
该数组最后一个元素应该是x[4][8]

注意横纵坐标的开始都是0！（这一点跟一维数组一样）

下标不能越界！

二维数组的存储结构

二维数组本质上是数组的数组，即以数组作为数组元素的数组。

在内存中，二维数组和一维数组一样是以线性方式存储的。如图：

二维数组的初始化

同样的，二维数组也有很多种初始化的方法：

对每个元素进行赋值:
int x[3][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};
int x[3][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};

对部分元素进行赋值:
int x[3][4]={{1,2},{5,6},{9,10}};
int x[3][4]={1,2,3};

简略形式:
int x[][4]={1,2,3,4};
等价于
int x[1][4]={1,2,3,4};

例题

我们从键盘输入依次甲乙丙丁四人的语文、数学、英语成绩，最后如果一个人的数学成绩大于80，则输出他的三门课程的平均分（输入时按照下面表格的形式一行一行输入）

	甲	乙	丙	丁
语文
数学
英语

代码实现

#include <stdio.h>
int main()
{
	int table[3][4];
	int i, j;
	int score=0;
	for(i=0;i<3;i++)
	{
		for(j=0;j<4;j++)
		{
			scanf("%d", &table[i][j]);
		}
	}
	for(j=0;j<4;j++)
	{
		if(table[1][j]>80)
		{
			score = table[0][j] + table[1][j] + table[2][j];
			printf("%lf", (double)score/3);
		}
	}
	return 0;
}

字符型 char

字符在内存中的存储

一个char类型变量在内存中仅占1个字节，即sizeof(char)的值为1，通常我们会将最高位定为0，所以此时一共会有128个字符，包括96个可打印字符和32个控制字符。字符是以ASCII码的形式储存在内存中的 (控制字符的ASCII码为0~31)。

但实际128个字符可能并不够用，所以不固定最高位的话会扩充到256个，但扩充的部分并不适用于所有的系统。

单字节字符字面量

由一对单引号括起来的单个字符，如 ‘a’, ’ ', ‘\n’, ‘\0’, ‘\141’，其类型为 int

例：

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("%llu", sizeof('a'));
}

输出

4

ASCII 码表 (0~127)

例：

#include <stdio.h>

int main()
{
    char x = 97;
    printf("%c", x);  // 根据ASCII码打印字符，a的ASCII码为97，故输出a
}

输出：

a

补充：不同种数据参与算术运算时的规律

一般来说，若两种类型的字节数不同，则会先将字节数低的数据类型转换成字节数高的类型再运算。

若字节数相同，但一种为有符号，一种无符号 (比如int与unsigned int)，则会都转换成无符号再运算，因为这样可以最好地保存下来数据的精度

例：

• char 或 short 型和 int 型参与运算，则会将 char 或 short 转换成 int

• 所有的浮点型都会先转换成 double 运算，即使是含 float 的表达式

• int 或 float 型和 double 型参与运算，则会先将 int 或 float 转换成 double

可以用一元运算符 sizeof 在一定程度上验证这一点

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 10;
    short s = 20;
    char c = '\\';
    printf("%llu\n", sizeof(c + i));
    printf("%llu\n", sizeof(s + i));
}

输出

4
4

数据的地址

当你定义一个变量的同时，操作系统就会自动为变量分配一个储存它的位置。这个"位置"就是它的地址 (地址其实就是一个数值)。例如，定义变量 int a，可以通过取地址符来获得它的地址，就像这样：&a。

例：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 0;
    printf("%llu", &a);  // 将 a 在内存中的地址以 64 位无符号十进制整数的形式输出
}

数组的地址

分配给数组储存空间通常是连续的。所以，如果我们能提供第一个元素的地址，那么我们就能够找到后续的元素。

数组有一个特殊的性质：在表达式中，以及将数组作为函数参数进行传递时，数组会隐式转换成一个指针常量，其值为数组的首地址，且和数组第一个元素的地址相等。关于指针类型的相关知识，我们将在第三次软件培训给大家详细讲解。

字符串

C语言是没有字符串类型的，那要怎么存储字符串呢？我们知道，数组所占内存空间是连续的，那就很容易想到用字符数组存储字符串。

字符串字面量

字符串字面量：用双引号括起来的若干个字符，其类型为字符数组，不可以被修改，类似于整型字面量 1,2,3，所有字符串字面量结尾自带 '\0'，例如 "esta"，其类型为 char [5]。

前后相接的若干个字符串字面量，就等价于只保留第一个和最后一个双引号。例如 "HHUC""ESTA""1234"就等价于 "HHUCESTA1234"。

字符数组

字符数组也可以像其他类型的数组一样，使用大括号初始化

char s0[5] = {'s', 'h', 'a', 'r', 'e'};       // 注意不要越界
char s1[]  = {'e', 'f', 'f', 'o', 'r', 't'};  // 编译时自动计算长度，这里 s1 的长度为 6
char s2[10] = {'p', 'a', 'r', 't'};           // 同其他类型数组一样，若初始化不完全后面默认置0

除此之外，字符数组还可以用字符串字面量进行初始化。

char s0[] = "CHINA";                    // 自带 '\0'，故 s0 的长度为 6
char s1[20] = "CHINA";                  // 初始化不完全，后面默认置 0
char s2[] = {'C', 'H', 'I', 'N', 'A'};  // s2 的长度为 5

'\0’的意义

\0的 ASCII 码为 0，C语言标准库中的所有字符串处理函数，都是通过 '\0'来得知字符串的结束位置。

字符串的输出

例：

char a[5] = {'a', 'b'};
// 给哪个地址就从哪里开始输出，直到'\0'时候结束输出 (不输出'\0')
printf("%s", a);  // 或者 &a[0]

char b[5] = {'a', 'b'};
puts(b);  // 基本同 printf，但会额外输出换行

输出：

abab

字符串的输入

例：

char s[20];       // 数组长度为20，最多只能从键盘上输入19个字符，因为要给最后的'\0'留一个位置
scanf("%s", s);   // 会自动加上'\0'，注意输入空格会停止读取
printf("%s", s);

输入：

Hello World

输出：

Hello

例：

char s[20];
gets(s);  // gets可以读入空格
printf("%s", s);

输入：

My name is ZhangSan

输出：

My name is ZhangSan

常用的字符串处理函数

若要使用C语言标准库中的字符串处理函数，需要 #include <string.h>

strlen：用于计算指定字符串的长度。

例：

char str[] = "esta";
printf("strlen(str):%d\n", strlen(str));

输出：

4

strcpy：将一个字符串从一个字符数组拷贝到另一个字符数组里，包含最后的结束符 ‘\0’。

注意：为了避免溢出，必须确保用于存放的数组长度足以容纳待拷贝的字符串 (长度需要包含结束符 ‘\0’)。

例：

char s0[100] = "";
char s1[100] = "How are you?";
strcpy(s0, s1);  // 将 s1 中的内容拷贝至 s0
printf("%s", s0);

输出：

How are you?

strcat：将一个字符连接到目标字符串后边，在此过程将覆盖第一个参数的结束符 '\0'，被覆盖的这个 \0决定了要从目标字符串开始追加内容的位置。

例：

char s0[100] = "How old";
char s1[100] = " are you?";
strcat(s0, s1);
puts(s0);

输出：

How old are you?

strcmp：根据ASCII码比较两个字符串的大小。

从第一个字符开始，依次比较每个字符的 ASCII 码大小，直到发现两个字符不相等或结束时('\0')为止。

例：

char s1[100] = "abcdefg";
char s2[100] = "abcdefgh";
char s3[100] = "this is a string";  // i 的 ASCII 码为 105
char s4[100] = "this Is a string";  // I 的 ASCII 码为 73

int result = strcmp(s1, s2);

if (result < 0)
    puts("s1 小于 s2");
else if (result == 0)
    puts("s1 等于 s2");
else
    puts("s1 大于 s2");

result = strcmp(s3, s4);

if (result < 0)
    puts("s3 小于 s4");
else if (result == 0)
    puts("s3 等于 s4");
else
    puts("s3 大于 s4");

输出：

s1 小于 s2
s3 大于 s4