STLG_01_08_程序设计C语言

STLG_01_08_程序设计C语言 - 数组

news2025/1/7 13:30:39

数组是C语言中用于存储多个数据的容器，它们在内存中是连续的，可以通过索引访问其中的元素。数组对于C语言编程是非常重要的，因为它们是处理大量数据的基础。

1. 数组基础

1.1 数组定义与初始化

定义数组：指定数据类型和数组名，后跟方括号中的元素个数。
- 例如：int numbers[5];
初始化数组：在定义时直接赋值。
- 例如：int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};

1.2 数组索引

C语言数组索引从0开始。
例如：numbers[0] 是第一个元素。

1.3 数组大小

数组大小在定义时确定，不能动态改变。
例如：int numbers[5]; 数组大小为5。

2. 一维数组

2.1 访问元素

使用索引访问数组元素。
例如：numbers[2] 访问第三个元素。

2.2 遍历数组

使用循环（如for循环）遍历数组。

例如：

for(int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d\n", numbers[i]);
}

2.3 数组作为函数参数

可以将数组传递给函数。

例如：

void printArray(int arr[], int size) {
    for(int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

3. 多维数组

3.1 二维数组

二维数组可以看作是数组的数组。
定义：int matrix[3][4];
初始化：int matrix[3][4] = { {1,2,3,4}, {5,6,7,8}, {9,10,11,12} };

3.2 访问元素

使用两个索引访问元素。
例如：matrix[1][2] 访问第二行第三列的元素。

3.3 遍历二维数组

使用嵌套循环遍历。

例如：

for(int i = 0; i < 3; i++) {
    for(int j = 0; j < 4; j++) {
        printf("%d ", matrix[i][j]);
    }
    printf("\n");
}

4. 字符数组与字符串

4.1 字符数组

字符数组用于存储字符序列。
例如：char name[10];

4.2 字符串

C语言中的字符串是以空字符\0结尾的字符数组。
例如：char str[] = "Hello";

4.3 字符串操作

使用标准库函数如strlen, strcpy, strcat等。

例如：

#include <string.h>
char str1[] = "Hello";
char str2[] = "World";
strcat(str1, str2); // 结果为 "HelloWorld"

5. 动态数组与指针

5.1 指针与数组

数组名本质上是一个指针，指向数组的第一个元素。
例如：int *ptr = numbers;

5.2 动态分配数组

使用malloc和free进行动态内存分配。

例如：

int *dynArr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
if(dynArr != NULL) {
    // 使用动态数组
    free(dynArr);
}

6. 示例与实践

6.1 示例代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    // 一维数组
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");

    // 二维数组
    int matrix[3][4] = {
        {1, 2, 3, 4},
        {5, 6, 7, 8},
        {9,10,11,12}
    };
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        for(int j = 0; j < 4; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }

    // 字符数组与字符串
    char str[] = "Hello";
    printf("%s\n", str);
    strcat(str, " World");
    printf("%s\n", str);

    // 动态数组
    int *dynArr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
    if(dynArr != NULL) {
        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            dynArr[i] = i * 10;
        }
        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            printf("%d ", dynArr[i]);
        }
        printf("\n");
        free(dynArr);
    }

    return 0;
}

6. 常见问题与解答

问题1：数组和指针有什么区别？
- 解答：数组是一个连续的内存块，包含多个元素；指针是一个变量，存储内存地址。虽然数组名可以 decay 为指针，但它们是不同的概念。
问题2：为什么字符串以\0结尾？
- 解答：C语言中，字符串以\0结尾是为了标识字符串的结束，因为在内存中字符数组可能包含其他数据，\0用于明确字符串的边界。