1. 概述

在程序设计中，为了方便处理数据把具有相同类型的若干变量按有序形式组织起来——称为数组。

数组就是在内存中连续的相同类型的变量空间。同一个数组所有的成员都是相同的数据类型，同时所有的成员在内存中的地址是连续的。

数组属于构造数据类型：

• 一个数组可以分解为多个数组元素：这些数组元素可以是基本数据类型或构造类型。

int a[10];  
struct Stu boy[10];

• 按数组元素类型的不同，数组可分为：数值数组、字符数组、指针数组、结构数组等类别。

int a[10];
char s[10];
char *p[10];
struct Stu boy[10];

通常情况下，数组元素下标的个数也称为维数，根据维数的不同，可将数组分为一维数组、二维数组、三维数组、四维数组等。通常情况下，我们将二维及以上的数组称为多维数组。

2. 一维数组

2.1 一维数组的定义和使用

• 数组名字符合标识符的书写规定(数字、英文字母、下划线)

• 数组名不能与其它变量名相同，同一作用域内是唯一的

• 方括号[]中常量表达式表示数组元素的个数

int a[3]表示数组a有3个元素
其下标从0开始计算，因此3个元素分别为a[0],a[1],a[2]

• 定义数组时[]内最好是常量，使用数组时[]内即可是常量，也可以是变量

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a[10];//定义了一个数组，名字叫a，有10个成员，每个成员都是int类型
    //a[0]…… a[9]，没有a[10]
    //没有a这个变量，a是数组的名字，但不是变量名，它是常量
    a[0] = 0;
    //……
    a[9] = 9;

    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        a[i] = i; //给数组赋值
    }

    //遍历数组，并输出每个成员的值
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

2.2 一维数组的初始化

在定义数组的同时进行赋值，称为初始化。全局数组若不初始化，编译器将其初始化为零。局部数组若不初始化，内容为随机值。

int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量
int a[10] = { 1, 2, 3 };//初始化前三个成员，后面所有元素都设置为0
int a[10] = { 0 };//所有的成员都设置为0
    
//[]中不定义元素个数，定义时必须初始化
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };//定义了一个数组，有5个成员

2.3 数组名和数组地址

数组名是一个地址的常量，代表数组中首元素的地址。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量

    printf("a = %p\n", a);
    printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);

    int n = sizeof(a); //数组占用内存的大小，10个int类型，10 * 4  = 40
    int n0 = sizeof(a[0]);//数组第0个元素占用内存大小，第0个元素为int，4

    int i = 0;
    //数组长度：sizeof(a) / sizeof(a[0])
    for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
    {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

int a[10]
数组名a ,等价于第0个元素的地址( 首元素地址)
数组名是常量,不能被赋值
&a[0] 第0个元素的地址
&a 整个数组地址

在数值上，&a[0]，a，&a 相等。&a + 1，整个数组地址加1，跨过一个数组。

2.4 一维数组的最值（求最大或最小）

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a[] = {  1, -2, 3,- 4, 5, -6, 7, -8, -9, 10 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量

    int i = 0;
    int max = a[0];
    for (i = 1; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
    {
        if (a[i] > max)
        {
            max = a[i];
        }
    }
    printf("数组中最大值为：%d\n", max);

    return 0;
}

2.5 一维数组的逆置（翻转数组值）

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a[] = {  1, -2, 3,- 4, 5, -6, 7, -8, -9, 10 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量

    int i = 0;
    int j = sizeof(a) / sizeof(a[0]) -1;
    int tmp;

    while (i < j)
    {
        tmp = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = tmp;
        i++;
        j--;
    }

    for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
    {
        printf("%d ", a[i]); //打印翻转后的值
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

2.6 冒泡法排序

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a[] = { 2, 5, 3, 7, -1 };//定义一个数组，同时初始化所有成员变量

    int i = 0;
    int j = 0;
    int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]); //数组长度
    int tmp;

    //1、流程
    //2、试数
    for (i = 0; i < n-1; i++)
    {
        for (j = 0; j < n - i -1 ; j++)//内循环的目的是比较相邻的元素，把大的放到后面
        {
            if (a[j]  > a[j + 1])
            {
                tmp = a[j];
                a[j] = a[j+1];
                a[j+1] = tmp;
            }
        }
    }

    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

3. 二维数组

3.1 二维数组的定义和使用

二维数组定义的一般形式是：

类型说明符 数组名[常量表达式1][常量表达式2]

其中常量表达式1表示第一维下标的长度，常量表达式2 表示第二维下标的长度。

例如：

int a[3][4];

• 命名规则同一维数组

• 定义了一个三行四列的数组，数组名为a其元素类型为整型，该数组的元素个数为3×4个，即：

二维数组a是按行进行存放的，先存放a[0]行，再存放a[1]行、a[2]行，并且每行有四个元素，也是依次存放的。

• 二维数组在概念上是二维的：其下标在两个方向上变化，对其访问一般需要两个下标。

• 在内存中并不存在二维数组，二维数组实际的硬件存储器是连续编址的，也就是说内存中只有一维数组，即放完一行之后顺次放入第二行，和一维数组存放方式是一样的。

#include <stdio.h>

int main()
{
    //定义了一个二维数组，名字叫a
    //由3个一维数组组成，这个一维数组是int [4]
    //这3个一维数组的数组名分别为a[0],a[1],a[2]
    int a[3][4];

    a[0][0] = 0;
    //……
    a[2][3] = 12;

    //给数组每个元素赋值
    int i = 0;
    int j = 0;
    int num = 0;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        for (j = 0; j < 4; j++)
        {
            a[i][j] = num++;
        }
    }

    //遍历数组，并输出每个成员的值
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        for (j = 0; j < 4; j++)
        {
            printf("%d, ", a[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }

    return 0;
}

3.2 二维数组的初始化

//分段赋值     int a[3][4] = {{ 1, 2, 3, 4 },{ 5, 6, 7, 8, },{ 9, 10, 11, 12 }};
    int a[3][4] = 
    { 
        { 1, 2, 3, 4 },
        { 5, 6, 7, 8, },
        { 9, 10, 11, 12 }
    };

    //连续赋值
    int a[3][4] = { 1, 2, 3, 4 , 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12  };

    //可以只给部分元素赋初值，未初始化则为0
    int a[3][4] = { 1, 2, 3, 4  };

    //所有的成员都设置为0
    int a[3][4] = {0};

    //[]中不定义元素个数，定义时必须初始化
    int a[][4] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};

3.3 二维数组名和数组地址

数组名是一个地址的常量，代表数组中首元素的地址。

#include <stdio.h>

int main()
{
    //定义了一个二维数组，名字叫a
    //二维数组是本质上还是一维数组，此一维数组有3个元素
    //每个元素又是一个一维数组int[4]
    int a[3][4] = { 1, 2, 3, 4 , 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12  };

    //数组名为数组首元素地址，二维数组的第0个元素为一维数组
    //第0个一维数组的数组名为a[0]
    printf("a = %p\n", a);
    printf("a[0] = %p\n", a[0]);
    
    //测二维数组所占内存空间，有3个一维数组，每个一维数组的空间为4*4
    //sizeof(a) = 3 * 4 * 4 = 48
    printf("sizeof(a) = %d\n", sizeof(a));

    //测第0个元素所占内存空间，a[0]为第0个一维数组int[4]的数组名，4*4=16
    printf("sizeof(a[0]) = %d\n", sizeof(a[0]) );

    //测第0行0列元素所占内存空间，第0行0列元素为一个int类型，4字节
    printf("sizeof(a[0][0]) = %d\n", sizeof(a[0][0]));

    //求二维数组行数
    printf("i = %d\n", sizeof(a) / sizeof(a[0]));

    // 求二维数组列数
    printf("j = %d\n", sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]));

    //求二维数组行*列总数
    printf("n = %d\n", sizeof(a) / sizeof(a[0][0]));

    return 0;
}

int a[2][3];

a[0][0] ： 第0行第0个元素
&a[0][0]: 第0行第0个元素的地址 = 01
a[0] : 第0行一维数组的数组名，a[0] = &a[0][0] = 01
&a[0] : 第0行的地址 = 01
a : 二维数组数组名，代表二维数组，也代表首行地址 &a[0]
&a : 二维数组地址

3.4 练习

#include <stdio.h>

int main()
{
    //二维数组：  五行、三列
    //行代表人：  老大到老五
    //列代表科目：语、数、外
    float a[5][3] = { { 80, 75, 56 }, { 59, 65, 71 }, { 59, 63, 70 }, { 85, 45, 90 }, { 76, 77, 45 } };

    int i, j, person_low[3] = { 0 };
    float s = 0, lesson_aver[3] = { 0 };

    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        for (j = 0; j < 5; j++)
        {
            s = s + a[j][i];
            if (a[j][i] < 60)
            {
                person_low[i]++;
            }
        }

        lesson_aver[i] = s / 5;
        s = 0;
    }

    printf("各科的平均成绩:\n");
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        printf("%.2f\n", lesson_aver[i]);
    }
        
    printf("各科不及格的人数:\n");
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        printf("%d\n", person_low[i]);
    }
        
    return 0;
}

4. 多维数组

多维数组的定义与二维数组类似，其语法格式具体如下：

数组类型修饰符 数组名 [n1][n2]…[nn];
//例如：
int a[3][4][5];
/*
定义了一个三维数组，数组的名字是a，数组的长度为3，每个数组的元素又是一个二维数组，这个二维数组的长度是4，并且这个二维数组中的每个元素又是一个一维数组，这个一维数组的长度是5，元素类型是int。
*/

#include <stdio.h>

int main()
{
    //int a[3][4][5] ;//定义了一个三维数组，有3个二维数组int[4][5]
    int a[3][4][5] = { { { 1, 2, 3, 4, 5 }, { 6, 7, 8, 9, 10 }, { 0 }, { 0 } }, { { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 } }, { { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 } } };

    int i, j, k;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        for (j = 0; j < 4; j++)
        {
            for (k = 0; k < 5; k++)
            {
                //添加访问元素代码
                printf("%d, ", a[i][j][k]);
            }
            printf("\n");
        }
    }
    return 0;
}

5. 字符数组与字符串

5.1 字符数组与字符串区别

• C语言中没有字符串这种数据类型，可以通过char的数组来替代；

• 字符串一定是一个char的数组，但char的数组未必是字符串；

• 数字0(和字符‘\0’等价)结尾的char数组就是一个字符串，但如果char数组没有以数字0结尾，那么就不是一个字符串，只是普通字符数组，所以字符串是一种特殊的char的数组。

#include <stdio.h>

int main()
{
    char c1[] = { 'c', ' ', 'p', 'r', 'o', 'g' }; //普通字符数组
    printf("c1 = %s\n", c1); //乱码，因为没有’\0’结束符

    //以‘\0’(‘\0’就是数字0)结尾的字符数组是字符串
    char c2[] = { 'c', ' ', 'p', 'r', 'o', 'g', '\0'}; 
    printf("c2 = %s\n", c2);

    //字符串处理以‘\0’(数字0)作为结束符，后面的'h', 'l', 'l', 'e', 'o'不会输出
    char c3[] = { 'c', ' ', 'p', 'r', 'o', 'g', '\0', 'h', 'l', 'l', 'e', 'o', '\0'};
    printf("c3 = %s\n", c3);

    return 0;
}

5.2 字符串的初始化

#include <stdio.h>

// C语言没有字符串类型，通过字符数组模拟
// C语言字符串，以字符‘\0’, 数字0
int main()
{
    //不指定长度, 没有0结束符，有多少个元素就有多长
    char buf[] = { 'a', 'b', 'c' };
    printf("buf = %s\n", buf);    //乱码

    //指定长度，后面没有赋值的元素，自动补0
    char buf2[100] = { 'a', 'b', 'c' };
char buf[1000]={“hello”};
    printf("buf2 = %s\n", buf2);

    //所有元素赋值为0
    char buf3[100] = { 0 };

    //char buf4[2] = { '1', '2', '3' };//数组越界

    char buf5[50] = { '1', 'a', 'b', '0', '7' };
    printf("buf5 = %s\n", buf5);

    char buf6[50] = { '1', 'a', 'b', 0, '7' };
    printf("buf6 = %s\n", buf6);

    char buf7[50] = { '1', 'a', 'b', '\0', '7' };
    printf("buf7 = %s\n", buf7);

    //使用字符串初始化，编译器自动在后面补0，常用
    char buf8[] = "agjdslgjlsdjg";

    //'\0'后面最好不要连着数字，有可能几个数字连起来刚好是一个转义字符
    //'\ddd'八进制字义字符，'\xdd'十六进制转移字符
    // \012相当于\n
    char str[] = "\012abc";
    printf("str == %s\n", str);

    return 0;
}

5.3 字符串的输入输出

由于字符串采用了'\0'标志，字符串的输入输出将变得简单方便。

scanf从键盘读取字符串':

缺点: 遇到空格就会提前结束读取, 如果存放读取字符的空间不足,继续向后存放,会造成内存污染

#include <stdio.h>

int main()
{
    char str[100];
   
    printf("input string1 : \n");
    scanf("%s", str);//scanf(“%s”,str)默认以空格分隔
    printf("output:%s\n", str);

    return 0;
}

scanf %s格式读取，遇到\n结束，遇到空格结束

5.3.1 gets()

#include <stdio.h>
char *gets(char *s);
功能：从标准输入读入字符，并保存到s指定的内存空间，直到出现换行符或读到文件结尾为止。
参数：
s：字符串首地址
返回值：
成功：读入的字符串
失败：NULL

gets(str)与scanf(“%s”,str)的区别：

• gets(str)允许输入的字符串含有空格

• scanf(“%s”,str)不允许含有空格

注意：由于scanf()和gets()无法知道字符串s大小，必须遇到换行符或读到文件结尾为止才接收输入，因此容易导致字符数组越界(缓冲区溢出)的情况。

char str[100];
printf("请输入str: ");
gets(str);
printf("str = %s\n", str);

5.3.2 fgets()

#include <stdio.h>
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
功能：从stream指定的文件内读入字符，保存到s所指定的内存空间，直到出现换行字符、读到文件结尾或是已读了size- 1个字符为止，最后会自动加上字符 '\0' 作为字符串结束。
参数：
s：字符串
size：指定最大读取字符串的长度（size - 1）
stream：文件指针，如果读键盘输入的字符串，固定写为stdin
返回值：
成功：成功读取的字符串
读到文件尾或出错： NULL

fgets()在读取一个用户通过键盘输入的字符串的时候，同时把用户输入的回车也做为字符串的一部分。通过scanf和gets输入一个字符串的时候，不包含结尾的“\n”，但通过fgets结尾多了“\n”。fgets()函数是安全的，不存在缓冲区溢出的问题。

char str[100];
printf("请输入str: ");
fgets(str, sizeof(str), stdin);
printf("str = \"%s\"\n", str);

5.3.3 puts()

#include <stdio.h>
int puts(const char *s);
功能：标准设备输出s字符串，在输出完成后自动输出一个'\n'。
参数：
s：字符串首地址
返回值：
成功：非负数
失败：-1

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello world");
    puts("hello world");

    return 0;
}

5.3.4 fputs()

#include <stdio.h>
int fputs(const char * str, FILE * stream);
功能：将str所指定的字符串写入到stream指定的文件中， 字符串结束符 '\0' 不写入文件。
参数：
str：字符串
stream：文件指针，如果把字符串输出到屏幕，固定写为stdout标准输出(屏幕)
返回值：
成功：0
失败：-1

fputs()是puts()的文件操作版本，但fputs()不会自动输出一个'\n'。

printf("hello world");
puts("hello world");
fputs("hello world", stdout);

5.3.5 strlen()

5) strlen()
#include <string.h>
size_t strlen(const char *s);
功能：计算指定指定字符串s的长度， 不包含字符串结束符‘\0’
参数：
s：字符串首地址
返回值：字符串s的长度，size_t为unsigned int类型

char str[] = "abc\0defg";
int n = strlen(str);
printf("n = %d\n", n);

5.4 字符串追加

#include <stdio.h>

int main()
{
    char str1[] = "abcdef";
    char str2[] = "123456";
    char dst[100];

    int i = 0;
    while (str1[i] != 0)
    {
        dst[i] = str1[i];
        i++;
    }

    int j = 0;
    while (str2[j] != 0)
    {
        dst[i + j] = str2[j];
        j++;
    }
    dst[i + j] = 0; //字符串结束符

    printf("dst = %s\n", dst);

    return 0;
}

5.5 产生随机数

#include <stdio.h>

int main()
{
        //设置随机数种子
        //获得随机数
        //int  t = time(NULL);//time函数获得当前时间,,s
        srand(time(NULL));//设置种子
        int a = rand();//rand()获得随机数
        printf("a=%d\n",a);
        int b = rand();//rand()获得随机数
        printf("b=%d\n", b);
        system("pause");
        return 0;
}