什么是数组？C语言数组的基本概念

在《C语言数据输出大汇总以及轻量进阶》一节中我们举了一个例子，是输出一个 4×4 的整数矩阵，代码如下：

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. int main()
4. {
5. int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22;
6. int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2;
7. int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666;
8. int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783;
10. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3, a4);
11. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3, b4);
12. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3, c4);
13. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3, d4);
15. system("pause");
16. return 0;
17. }

运行结果：

20        345       700       22
56720     9999      20098     2
233       205       1         6666
34        0         23        23006783

矩阵共有 16 个整数，我们为每个整数定义了一个变量，也就是 16 个变量。那么，为了减少变量的数量，让开发更有效率，能不能为多个数据定义一个变量呢？比如，把每一行的整数放在一个变量里面，或者把 16 个整数全部都放在一个变量里面。答案当然是肯定的，办法就是使用数组（Array）。

数组的概念和定义

我们知道，要想把数据放入内存，必须先要分配内存空间。放入4个整数，就得分配4个int类型的内存空间：

int a[4];

这样，就在内存中分配了4个int类型的内存空间，共 4×4=16 个字节，并为它们起了一个名字，叫a。

我们把这样的一组数据的集合称为数组（Array），它所包含的每一个数据叫做数组元素（Element），所包含的数据的个数称为数组长度（Length），例如int a[4];就定义了一个长度为4的整型数组，名字是a。

数组中的每个元素都有一个序号，这个序号从0开始，而不是从我们熟悉的1开始，称为下标（Index）。使用数组元素时，指明下标即可，形式为：

arrayName[index]

arrayName 为数组名称，index 为下标。例如，a[0] 表示第0个元素，a[3] 表示第3个元素。

接下来我们就把第一行的4个整数放入数组：

a[0]=20;
a[1]=345;
a[2]=700;
a[3]=22;

这里的0、1、2、3就是数组下标，a[0]、a[1]、a[2]、a[3] 就是数组元素。

在学习过程中，我们经常会使用循环结构将数据放入数组中（也就是为数组元素逐个赋值），然后再使用循环结构输出（也就是依次读取数组元素的值），下面我们就来演示一下如何将 1~10 这十个数字放入数组中：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int nums[10];
4. int i;
6. //将1~10放入数组中
7. for(i=0; i<10; i++){
8. nums[i] = (i+1);
9. }
11. //依次输出数组元素
12. for(i=0; i<10; i++){
13. printf("%d ", nums[i]);
14. }
16. return 0;
17. }

运行结果：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

变量 i 既是数组下标，也是循环条件；将数组下标作为循环条件，达到最后一个元素时就结束循环。数组 nums 的最大下标是 9，也就是不能超过 10，所以我们规定循环的条件是 i<10，一旦 i 达到 10 就得结束循环。

更改上面的代码，让用户输入 10 个数字并放入数组中：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int nums[10];
4. int i;
6. //从控制台读取用户输入
7. for(i=0; i<10; i++){
8. scanf("%d", &nums[i]); //注意取地址符 &，不要遗忘哦
9. }
11. //依次输出数组元素
12. for(i=0; i<10; i++){
13. printf("%d ", nums[i]);
14. }
16. return 0;
17. }

运行结果：

22 18 928 5 4 82 30 10 666 888↙
22 18 928 5 4 82 30 10 666 888 

第 8 行代码中，scanf() 读取数据时需要一个地址（地址用来指明数据的存储位置），而 nums[i] 表示一个具体的数组元素，所以我们要在前边加 & 来获取地址。

最后我们来总结一下数组的定义方式：

dataType  arrayName[length];

dataType 为数据类型，arrayName 为数组名称，length 为数组长度。例如：

1. float m[12]; //定义一个长度为 12 的浮点型数组
2. char ch[9]; //定义一个长度为 9 的字符型数组

需要注意的是：
1) 数组中每个元素的数据类型必须相同，对于int a[4];，每个元素都必须为 int。

2) 数组长度 length 最好是整数或者常量表达式，例如 10、20*4 等，这样在所有编译器下都能运行通过；如果 length 中包含了变量，例如 n、4*m 等，在某些编译器下就会报错，我们将在《C语言变长数组：使用变量指明数组的长度》一节专门讨论这点。

3) 访问数组元素时，下标的取值范围为 0 ≤ index < length，过大或过小都会越界，导致数组溢出，发生不可预测的情况，我们将在《C语言数组的越界和溢出》一节重点讨论，请大家务必要引起注意。

数组内存是连续的

数组是一个整体，它的内存是连续的；也就是说，数组元素之间是相互挨着的，彼此之间没有一点点缝隙。下图演示了int a[4];在内存中的存储情形：
 

「数组内存是连续的」这一点很重要，所以我使用了一个大标题来强调。连续的内存为指针操作（通过指针来访问数组元素）和内存处理（整块内存的复制、写入等）提供了便利，这使得数组可以作为缓存（临时存储数据的一块内存）使用。大家暂时可能不理解这句话是什么意思，等后边学了指针和内存自然就明白了。

数组的初始化

上面的代码是先定义数组再给数组赋值，我们也可以在定义数组的同时赋值，例如：

int a[4] = {20, 345, 700, 22};

数组元素的值由{ }包围，各个值之间以,分隔。

对于数组的初始化需要注意以下几点：
1) 可以只给部分元素赋值。当{ }中值的个数少于元素个数时，只给前面部分元素赋值。例如：

int a[10]={12, 19, 22 , 993, 344};

表示只给 a[0]~a[4] 5个元素赋值，而后面 5 个元素自动初始化为 0。

当赋值的元素少于数组总体元素的时候，剩余的元素自动初始化为 0：

• 对于short、int、long，就是整数 0；
• 对于char，就是字符 '\0'；
• 对于float、double，就是小数 0.0。

我们可以通过下面的形式将数组的所有元素初始化为 0：

int nums[10] = {0};
char str[10] = {0};
float scores[10] = {0.0};

由于剩余的元素会自动初始化为 0，所以只需要给第 0 个元素赋值为 0 即可。

2) 只能给元素逐个赋值，不能给数组整体赋值。例如给 10 个元素全部赋值为 1，只能写作：

int a[10] = {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};

而不能写作：

int a[10] = 1;

3) 如给全部元素赋值，那么在定义数组时可以不给出数组长度。例如：

int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};

等价于

int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

最后，我们借助数组来输出一个 4×4 的矩阵：

纯文本复制

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. int a[4] = {20, 345, 700, 22};
5. int b[4] = {56720, 9999, 20098, 2};
6. int c[4] = {233, 205, 1, 6666};
7. int d[4] = {34, 0, 23, 23006783};
9. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a[0], a[1], a[2], a[3]);
10. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b[0], b[1], b[2], b[3]);
11. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c[0], c[1], c[2], c[3]);
12. printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d[0], d[1], d[2], d[3]);
14. return 0;
15. }

C语言二维数组的定义、初始化、赋值

上节讲解的数组可以看作是一行连续的数据，只有一个下标，称为一维数组。在实际问题中有很多数据是二维的或多维的，因此C语言允许构造多维数组。多维数组元素有多个下标，以确定它在数组中的位置。本节只介绍二维数组，多维数组可由二维数组类推而得到。

二维数组的定义

二维数组定义的一般形式是：

dataType arrayName[length1][length2];

其中，dataType 为数据类型，arrayName 为数组名，length1 为第一维下标的长度，length2 为第二维下标的长度。

我们可以将二维数组看做一个 Excel 表格，有行有列，length1 表示行数，length2 表示列数，要在二维数组中定位某个元素，必须同时指明行和列。例如：

int a[3][4];

定义了一个 3 行 4 列的二维数组，共有 3×4=12 个元素，数组名为 a，即：

a[0][0], a[0][1], a[0][2], a[0][3]
a[1][0], a[1][1], a[1][2], a[1][3]
a[2][0], a[2][1], a[2][2], a[2][3]

如果想表示第 2 行第 1 列的元素，应该写作 a[2][1]。

也可以将二维数组看成一个坐标系，有 x 轴和 y 轴，要想在一个平面中确定一个点，必须同时知道 x 轴和 y 轴。

二维数组在概念上是二维的，但在内存中是连续存放的；换句话说，二维数组的各个元素是相互挨着的，彼此之间没有缝隙。那么，如何在线性内存中存放二维数组呢？有两种方式：

• 一种是按行排列， 即放完一行之后再放入第二行；
• 另一种是按列排列， 即放完一列之后再放入第二列。

在C语言中，二维数组是按行排列的。也就是先存放 a[0] 行，再存放 a[1] 行，最后存放 a[2] 行；每行中的 4 个元素也是依次存放。数组 a 为 int 类型，每个元素占用 4 个字节，整个数组共占用 4×(3×4)=48 个字节。

你可以这样认为，二维数组是由多个长度相同的一维数组构成的。

【实例1】一个学习小组有 5 个人，每个人有 3 门课程的考试成绩，求该小组各科的平均分和总平均分。

--	Math	C	English
张涛	80	75	92
王正华	61	65	71
李丽丽	59	63	70
赵圈圈	85	87	90
周梦真	76	77	85

对于该题目，可以定义一个二维数组 a[5][3] 存放 5 个人 3 门课的成绩，定义一个一维数组 v[3] 存放各科平均分，再定义一个变量 average 存放总平均分。最终编程如下：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int i, j; //二维数组下标
4. int sum = 0; //当前科目的总成绩
5. int average; //总平均分
6. int v[3]; //各科平均分
7. int a[5][3]; //用来保存每个同学各科成绩的二维数组
8. printf("Input score:\n");
9. for(i=0; i<3; i++){
10. for(j=0; j<5; j++){
11. scanf("%d", &a[j][i]); //输入每个同学的各科成绩
12. sum += a[j][i]; //计算当前科目的总成绩
13. }
14. v[i]=sum/5; // 当前科目的平均分
15. sum=0;
16. }
17. average = (v[0] + v[1] + v[2]) / 3;
18. printf("Math: %d\nC Languag: %d\nEnglish: %d\n", v[0], v[1], v[2]);
19. printf("Total: %d\n", average);
20. return 0;
21. }

运行结果：
Input score:
80 61 59 85 76 75 65 63 87 77 92 71 70 90 85↙
Math: 72
C Languag: 73
English: 81
Total: 75

程序使用了一个嵌套循环来读取所有学生所有科目的成绩。在内层循环中依次读入某一门课程的各个学生的成绩，并把这些成绩累加起来，退出内层循环（进入外层循环）后再把该累加成绩除以 5 送入 v[i] 中，这就是该门课程的平均分。外层循环共循环三次，分别求出三门课各自的平均成绩并存放在数组 v 中。所有循环结束后，把 v[0]、v[1]、v[2] 相加除以 3 就可以得到总平均分。

二维数组的初始化（赋值）

二维数组的初始化可以按行分段赋值，也可按行连续赋值。

例如，对于数组 a[5][3]，按行分段赋值应该写作：

int a[5][3]={ {80,75,92}, {61,65,71}, {59,63,70}, {85,87,90}, {76,77,85} };

按行连续赋值应该写作：

int a[5][3]={80, 75, 92, 61, 65, 71, 59, 63, 70, 85, 87, 90, 76, 77, 85};

这两种赋初值的结果是完全相同的。

【实例2】和“实例1”类似，依然求各科的平均分和总平均分，不过本例要求在初始化数组的时候直接给出成绩。

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int i, j; //二维数组下标
4. int sum = 0; //当前科目的总成绩
5. int average; //总平均分
6. int v[3]; //各科平均分
7. int a[5][3] = {{80,75,92}, {61,65,71}, {59,63,70}, {85,87,90}, {76,77,85}};
9. for(i=0; i<3; i++){
10. for(j=0; j<5; j++){
11. sum += a[j][i]; //计算当前科目的总成绩
12. }
13. v[i] = sum / 5; // 当前科目的平均分
14. sum = 0;
15. }
17. average = (v[0] + v[1] + v[2]) / 3;
18. printf("Math: %d\nC Languag: %d\nEnglish: %d\n", v[0], v[1], v[2]);
19. printf("Total: %d\n", average);
21. return 0;
22. }

运行结果：
Math: 72
C Languag: 73
English: 81
Total: 75

对于二维数组的初始化还要注意以下几点：

1) 可以只对部分元素赋值，未赋值的元素自动取“零”值。例如：

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

是对每一行的第一列元素赋值，未赋值的元素的值为 0。赋值后各元素的值为：
1  0  0
2  0  0
3  0  0

再如：

int a[3][3] = {{0,1}, {0,0,2}, {3}};

赋值后各元素的值为：
0  1  0
0  0  2
3  0  0

2) 如果对全部元素赋值，那么第一维的长度可以不给出。例如：

int a[3][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

可以写为：

int a[][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

3) 二维数组可以看作是由一维数组嵌套而成的；如果一个数组的每个元素又是一个数组，那么它就是二维数组。当然，前提是各个元素的类型必须相同。根据这样的分析，一个二维数组也可以分解为多个一维数组，C语言允许这种分解。

例如，二维数组a[3][4]可分解为三个一维数组，它们的数组名分别为 a[0]、a[1]、a[2]。

这三个一维数组可以直接拿来使用。这三个一维数组都有 4 个元素，比如，一维数组 a[0] 的元素为 a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]、a[0][3]。

C语言判断数组中是否包含某个元素

在实际开发中，经常需要查询数组中的元素。例如，学校为每位同学分配了一个唯一的编号，现在有一个数组，保存了实验班所有同学的编号信息，如果有家长想知道他的孩子是否进入了实验班，只要提供孩子的编号就可以，如果编号和数组中的某个元素相等，就进入了实验班，否则就没进入。

不幸的是，C语言标准库没有提供与数组查询相关的函数，所以我们只能自己编写代码。

对无序数组的查询

所谓无序数组，就是数组元素的排列没有规律。无序数组元素查询的思路也很简单，就是用循环遍历数组中的每个元素，把要查询的值挨个比较一遍。请看下面的代码：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int nums[10] = {1, 10, 6, 296, 177, 23, 0, 100, 34, 999};
4. int i, num, thisindex = -1;
6. printf("Input an integer: ");
7. scanf("%d", &num);
8. for(i=0; i<10; i++){
9. if(nums[i] == num){
10. thisindex = i;
11. break;
12. }
13. }
14. if(thisindex < 0){
15. printf("%d isn't in the array.\n", num);
16. }else{
17. printf("%d is in the array, it's index is %d.\n", num, thisindex);
18. }
20. return 0;
21. }

运行结果：

Input an integer: 100↙
100 is  in the array, it's index is 7.

或者

Input an integer: 28↙
28 isn't  in the array.

这段代码的作用是让用户输入一个数字，判断该数字是否在数组中，如果在，就打印出下标。

第10~15行代码是关键，它会遍历数组中的每个元素，和用户输入的数字进行比较，如果相等就获取它的下标并跳出循环。

注意：数组下标的取值范围是非负数，当 thisindex >= 0 时，该数字在数组中，当 thisindex < 0 时，该数字不在数组中，所以在定义 thisindex 变量时，必须将其初始化为一个负数。

对有序数组的查询

查询无序数组需要遍历数组中的所有元素，而查询有序数组只需要遍历其中一部分元素。例如有一个长度为 10 的整型数组，它所包含的元素按照从小到大的顺序（升序）排列，假设比较到第 4 个元素时发现它的值大于输入的数字，那么剩下的 5 个元素就没必要再比较了，肯定也大于输入的数字，这样就减少了循环的次数，提高了执行效率。

请看下面的代码：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int nums[10] = {0, 1, 6, 10, 23, 34, 100, 177, 296, 999};
4. int i, num, thisindex = -1;
6. printf("Input an integer: ");
7. scanf("%d", &num);
8. for(i=0; i<10; i++){
9. if(nums[i] == num){
10. thisindex = i;
11. break;
12. }else if(nums[i] > num){
13. break;
14. }
15. }
16. if(thisindex < 0){
17. printf("%d isn't in the array.\n", num);
18. }else{
19. printf("%d is in the array, it's index is %d.\n", num, thisindex);
20. }
22. return 0;
23. }

与前面的代码相比，这段代码的改动很小，只增加了一个判断语句，也就是 12~14 行。因为数组元素是升序排列的，所以当 nums[i] > num 时，i 后边的元素也都大于 num 了，num 肯定不在数组中了，就没有必要再继续比较了，终止循环即可。

C语言字符数组和字符串详解

用来存放字符的数组称为字符数组，例如：

1. char a[10]; //一维字符数组
2. char b[5][10]; //二维字符数组
3. char c[20]={'c', ' ', 'p', 'r', 'o', 'g', 'r', 'a','m'}; // 给部分数组元素赋值
4. char d[]={'c', ' ', 'p', 'r', 'o', 'g', 'r', 'a', 'm' }; //对全体元素赋值时可以省去长度

字符数组实际上是一系列字符的集合，也就是字符串（String）。在C语言中，没有专门的字符串变量，没有string类型，通常就用一个字符数组来存放一个字符串。

C语言规定，可以将字符串直接赋值给字符数组，例如：

1. char str[30] = {"c.biancheng.net"};
2. char str[30] = "c.biancheng.net"; //这种形式更加简洁，实际开发中常用

数组第 0 个元素为'c'，第 1 个元素为'.'，第 2 个元素为'b'，后面的元素以此类推。

为了方便，你也可以不指定数组长度，从而写作：

1. char str[] = {"c.biancheng.net"};
2. char str[] = "c.biancheng.net"; //这种形式更加简洁，实际开发中常用

给字符数组赋值时，我们通常使用这种写法，将字符串一次性地赋值（可以指明数组长度，也可以不指明），而不是一个字符一个字符地赋值，那样做太麻烦了。

这里需要留意一个坑，字符数组只有在定义时才能将整个字符串一次性地赋值给它，一旦定义完了，就只能一个字符一个字符地赋值了。请看下面的例子：

1. char str[7];
2. str = "abc123"; //错误
3. //正确
4. str[0] = 'a'; str[1] = 'b'; str[2] = 'c';
5. str[3] = '1'; str[4] = '2'; str[5] = '3';

字符串结束标志（划重点）

字符串是一系列连续的字符的组合，要想在内存中定位一个字符串，除了要知道它的开头，还要知道它的结尾。找到字符串的开头很容易，知道它的名字（字符数组名或者字符串名）就可以；然而，如何找到字符串的结尾呢？C语言的解决方案有点奇妙，或者说有点奇葩。

在C语言中，字符串总是以'\0'作为结尾，所以'\0'也被称为字符串结束标志，或者字符串结束符。

'\0'是 ASCII 码表中的第 0 个字符，英文称为 NUL，中文称为“空字符”。该字符既不能显示，也没有控制功能，输出该字符不会有任何效果，它在C语言中唯一的作用就是作为字符串结束标志。

C语言在处理字符串时，会从前往后逐个扫描字符，一旦遇到'\0'就认为到达了字符串的末尾，就结束处理。'\0'至关重要，没有'\0'就意味着永远也到达不了字符串的结尾。

由" "包围的字符串会自动在末尾添加'\0'。例如，"abc123"从表面看起来只包含了 6 个字符，其实不然，C语言会在最后隐式地添加一个'\0'，这个过程是在后台默默地进行的，所以我们感受不到。

下图演示了"C program"在内存中的存储情形：
 

需要注意的是，逐个字符地给数组赋值并不会自动添加'\0'，例如：

1. char str[] = {'a', 'b', 'c'};

数组 str 的长度为 3，而不是 4，因为最后没有'\0'。

当用字符数组存储字符串时，要特别注意'\0'，要为'\0'留个位置；这意味着，字符数组的长度至少要比字符串的长度大 1。请看下面的例子：

1. char str[7] = "abc123";

"abc123"看起来只包含了 6 个字符，我们却将 str 的长度定义为 7，就是为了能够容纳最后的'\0'。如果将 str 的长度定义为 6，它就无法容纳'\0'了。

当字符串长度大于数组长度时，有些较老或者不严格的编译器并不会报错，甚至连警告都没有，这就为以后的错误埋下了伏笔，读者自己要多多注意。

有些时候，程序的逻辑要求我们必须逐个字符地为数组赋值，这个时候就很容易遗忘字符串结束标志'\0'。下面的代码中，我们将 26 个大写英文字符存入字符数组，并以字符串的形式输出：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. char str[30];
4. char c;
5. int i;
6. for(c=65,i=0; c<=90; c++,i++){
7. str[i] = c;
8. }
9. printf("%s\n", str);
11. return 0;
12. }

在 VS2015 下的运行结果：

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ口口口口i口口0 ?

口表示无法显示的特殊字符。

大写字母在 ASCII 码表中是连续排布的，编码值从 65 开始，到 90 结束，使用循环非常方便。

在《C语言变量的定义位置以及初始值》一节中我们讲到，在很多编译器下，局部变量的初始值是随机的，是垃圾值，而不是我们通常认为的“零”值。局部数组（在函数内部定义的数组，本例中的 str 数组就是在 main() 函数内部定义的）也有这个问题，很多编译器并不会把局部数组的内存都初始化为“零”值，而是放任不管，爱是什么就是什么，所以它们的值也是没有意义的，也是垃圾值。

在函数内部定义的变量、数组、结构体、共用体等都称为局部数据。在很多编译器下，局部数据的初始值都是随机的、无意义的，而不是我们通常认为的“零”值。这一点非常重要，大家一定要谨记，否则后面会遇到很多奇葩的错误。

本例中的 str 数组在定义完成以后并没有立即初始化，所以它所包含的元素的值都是随机的，只有很小的概率会是“零”值。循环结束以后，str 的前 26 个元素被赋值了，剩下的 4 个元素的值依然是随机的，不知道是什么。

printf() 输出字符串时，会从第 0 个元素开始往后检索，直到遇见'\0'才停止，然后把'\0'前面的字符全部输出，这就是 printf() 输出字符串的原理。本例中我们使用 printf() 输出 str，按理说到了第 26 个元素就能检索到'\0'，就到达了字符串的末尾，然而事实却不是这样，由于我们并未对最后 4 个元素赋值，所以第 26 个元素不是'\0'，第 27 个也不是，第 28 个也不是……可能到了第 50 个元素才遇到'\0'，printf() 把这 50 个字符全部输出出来，就是上面的样子，多出来的字符毫无意义，甚至不能显示。

数组总共才 30 个元素，到了第 50 个元素不早就超出数组范围了吗？是的，的确超出范围了！然而，数组后面依然有其它的数据，printf() 也会将这些数据作为字符串输出。

你看，不注意'\0'的后果有多严重，不但不能正确处理字符串，甚至还会毁坏其它数据。

要想避免这些问题也很容易，在字符串的最后手动添加'\0'即可。修改上面的代码，在循环结束后添加'\0'：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. char str[30];
4. char c;
5. int i;
6. for(c=65,i=0; c<=90; c++,i++){
7. str[i] = c;
8. }
9. str[i] = 0; //此处为添加的代码，也可以写作 str[i] = '\0';
10. printf("%s\n", str);
12. return 0;
13. }

第 9 行为新添加的代码，它让字符串能够正常结束。根据 ASCII 码表，字符'\0'的编码值就是 0。

但是，这样的写法貌似有点业余，或者说不够简洁，更加专业的做法是将数组的所有元素都初始化为“零”值，这样才能够从根本上避免问题。再次修改上面的代码：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. char str[30] = {0}; //将所有元素都初始化为 0，或者说 '\0'
4. char c;
5. int i;
6. for(c=65,i=0; c<=90; c++,i++){
7. str[i] = c;
8. }
9. printf("%s\n", str);
11. return 0;
12. }

还记得《什么是数组》一节中强调过的吗？如果只初始化部分数组元素，那么剩余的数组元素也会自动初始化为“零”值，所以我们只需要将 str 的第 0 个元素赋值为 0，剩下的元素就都是 0 了。

字符串长度

所谓字符串长度，就是字符串包含了多少个字符（不包括最后的结束符'\0'）。例如"abc"的长度是 3，而不是 4。

在C语言中，我们使用string.h头文件中的 strlen() 函数来求字符串的长度，它的用法为：

length strlen(strname);

strname 是字符串的名字，或者字符数组的名字；length 是使用 strlen() 后得到的字符串长度，是一个整数。

下面是一个完整的例子，它输出《C语言入门教程》网址的长度：

1. #include <stdio.h>
2. #include <string.h> //记得引入该头文件
4. int main(){
5. char str[] = "http://c.biancheng.net/c/";
6. long len = strlen(str);
7. printf("The lenth of the string is %ld.\n", len);
9. return 0;
10. }

运行结果：
The lenth of the string is 25.

C语言字符串的输入和输出

其实在《C语言输入输出》一章中我们已经提到了如何输入输出字符串，但是那个时候我们还没有讲解字符串，大家理解的可能不透彻，所以本节我们有必要再深入和细化一下。

字符串的输出

在C语言中，有两个函数可以在控制台（显示器）上输出字符串，它们分别是：

• puts()：输出字符串并自动换行，该函数只能输出字符串。
• printf()：通过格式控制符%s输出字符串，不能自动换行。除了字符串，printf() 还能输出其他类型的数据。

这两个函数相信大家已经非常熟悉了，这里不妨再演示一下，请看下面的代码：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. char str[] = "http://c.biancheng.net";
4. printf("%s\n", str); //通过字符串名字输出
5. printf("%s\n", "http://c.biancheng.net"); //直接输出
6. puts(str); //通过字符串名字输出
7. puts("http://c.biancheng.net"); //直接输出
9. return 0;
10. }

运行结果：
http://c.biancheng.net
http://c.biancheng.net
http://c.biancheng.net
http://c.biancheng.net

注意，输出字符串时只需要给出名字，不能带后边的[ ]，例如，下面的两种写法都是错误的：

printf("%s\n", str[]);
puts(str[10]);

字符串的输入

在C语言中，有两个函数可以让用户从键盘上输入字符串，它们分别是：

• scanf()：通过格式控制符%s输入字符串。除了字符串，scanf() 还能输入其他类型的数据。
• gets()：直接输入字符串，并且只能输入字符串。

但是，scanf() 和 gets() 是有区别的：

• scanf() 读取字符串时以空格为分隔，遇到空格就认为当前字符串结束了，所以无法读取含有空格的字符串。
• gets() 认为空格也是字符串的一部分，只有遇到回车键时才认为字符串输入结束，所以，不管输入了多少个空格，只要不按下回车键，对 gets() 来说就是一个完整的字符串。换句话说，gets() 用来读取一整行字符串。

请看下面的例子：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. char str1[30] = {0};
4. char str2[30] = {0};
5. char str3[30] = {0};
7. //gets() 用法
8. printf("Input a string: ");
9. gets(str1);
11. //scanf() 用法
12. printf("Input a string: ");
13. scanf("%s", str2);
14. scanf("%s", str3);
16. printf("\nstr1: %s\n", str1);
17. printf("str2: %s\n", str2);
18. printf("str3: %s\n", str3);
20. return 0;
21. }

运行结果：

Input a string: C C++ Java Python↙
Input a string: PHP JavaScript↙

str1: C C++ Java Python
str2: PHP
str3: JavaScript

第一次输入的字符串被 gets() 全部读取，并存入 str1 中。第二次输入的字符串，前半部分被第一个 scanf() 读取并存入 str2 中，后半部分被第二个 scanf() 读取并存入 str3 中。

注意，scanf() 在读取数据时需要的是数据的地址，这一点是恒定不变的，所以对于 int、char、float 等类型的变量都要在前边添加&以获取它们的地址。但是在本段代码中，我们只给出了字符串的名字，却没有在前边添加&，这是为什么呢？因为字符串名字或者数组名字在使用的过程中一般都会转换为地址，所以再添加&就是多此一举，甚至会导致错误了。

就目前学到的知识而言，int、char、float 等类型的变量用于 scanf() 时都要在前面添加&，而数组或者字符串用于 scanf() 时不用添加&，它们本身就会转换为地址。读者一定要谨记这一点。

至于数组名字（字符串名字）和地址的转换细节，以及数组名字什么时候会转换为地址，我们将在《数组到底在什么时候会转换为指针》一节中详细讲解，大家暂时“死记硬背”即可。

其实 scanf() 也可以读取带空格的字符串

以上是 scanf() 和 gets() 的一般用法，很多教材也是这样讲解的，所以大部分初学者都认为 scanf() 不能读取包含空格的字符串，不能替代 gets()。其实不然，scanf() 的用法还可以更加复杂和灵活，它不但可以完全替代 gets() 读取一整行字符串，而且比 gets() 的功能更加强大。比如，以下功能都是 gets() 不具备的：

• scanf() 可以控制读取字符的数目；
• scanf() 可以只读取指定的字符；
• scanf() 可以不读取某些字符；
• scanf() 可以把读取到的字符丢弃。

这些我们已经在《scanf的高级用法，原来scanf还有这么多新技能》讲解过了，本节就不再赘述了。

C语言字符串处理函数

C语言提供了丰富的字符串处理函数，可以对字符串进行输入、输出、合并、修改、比较、转换、复制、搜索等操作，使用这些现成的函数可以大大减轻我们的编程负担。

用于输入输出的字符串函数，例如printf、puts、scanf、gets等，使用时要包含头文件stdio.h，而使用其它字符串函数要包含头文件string.h。

string.h是一个专门用来处理字符串的头文件，它包含了很多字符串处理函数，由于篇幅限制，本节只能讲解几个常用的，有兴趣的读者请猛击这里查阅所有函数。

字符串连接函数 strcat()

strcat 是 string catenate 的缩写，意思是把两个字符串拼接在一起，语法格式为：

strcat(arrayName1, arrayName2);

arrayName1、arrayName2 为需要拼接的字符串。

strcat() 将把 arrayName2 连接到 arrayName1 后面，并删除原来 arrayName1 最后的结束标志'\0'。这意味着，arrayName1 必须足够长，要能够同时容纳 arrayName1 和 arrayName2，否则会越界（超出范围）。

strcat() 的返回值为 arrayName1 的地址。

下面是一个简单的演示：

1. #include <stdio.h>
2. #include <string.h>
3. int main(){
4. char str1[100]="The URL is ";
5. char str2[60];
6. printf("Input a URL: ");
7. gets(str2);
8. strcat(str1, str2);
9. puts(str1);
11. return 0;
12. }

运行结果：
Input a URL: http://c.biancheng.net/cpp/u/jiaocheng/↙
The URL is http://c.biancheng.net/cpp/u/jiaocheng/

字符串复制函数 strcpy()

strcpy 是 string copy 的缩写，意思是字符串复制，也即将字符串从一个地方复制到另外一个地方，语法格式为：

strcpy(arrayName1, arrayName2);

strcpy() 会把 arrayName2 中的字符串拷贝到 arrayName1 中，字符串结束标志'\0'也一同拷贝。请看下面的例子：

1. #include <stdio.h>
2. #include <string.h>
3. int main(){
4. char str1[50] = "《C语言变怪兽》";
5. char str2[50] = "http://c.biancheng.net/cpp/u/jiaocheng/";
6. strcpy(str1, str2);
7. printf("str1: %s\n", str1);
9. return 0;
10. }

运行结果：
str1: http://c.biancheng.net/cpp/u/jiaocheng/

你看，将 str2 复制到 str1 后，str1 中原来的内容就被覆盖了。

另外，strcpy() 要求 arrayName1 要有足够的长度，否则不能全部装入所拷贝的字符串。

字符串比较函数 strcmp()

strcmp 是 string compare 的缩写，意思是字符串比较，语法格式为：

strcmp(arrayName1, arrayName2);

arrayName1 和 arrayName2 是需要比较的两个字符串。

字符本身没有大小之分，strcmp() 以各个字符对应的 ASCII 码值进行比较。strcmp() 从两个字符串的第 0 个字符开始比较，如果它们相等，就继续比较下一个字符，直到遇见不同的字符，或者到字符串的末尾。

返回值：若 arrayName1 和 arrayName2 相同，则返回0；若 arrayName1 大于 arrayName2，则返回大于 0 的值；若 arrayName1 小于 arrayName2，则返回小于0 的值。

对4组字符串进行比较：

1. #include <stdio.h>
2. #include <string.h>
3. int main(){
4. char a[] = "aBcDeF";
5. char b[] = "AbCdEf";
6. char c[] = "aacdef";
7. char d[] = "aBcDeF";
8. printf("a VS b: %d\n", strcmp(a, b));
9. printf("a VS c: %d\n", strcmp(a, c));
10. printf("a VS d: %d\n", strcmp(a, d));
12. return 0;
13. }

运行结果：
a VS b: 32
a VS c: -31
a VS d: 0

C语言对数组元素进行排序（冒泡排序法）

在实际开发中，有很多场景需要我们将数组元素按照从大到小（或者从小到大）的顺序排列，这样在查阅数据时会更加直观，例如：

• 一个保存了班级学号的数组，排序后更容易分区好学生和坏学生；
• 一个保存了商品单价的数组，排序后更容易看出它们的性价比。

对数组元素进行排序的方法有很多种，比如冒泡排序、归并排序、选择排序、插入排序、快速排序等，其中最经典最需要掌握的是「冒泡排序」。

以从小到大排序为例，冒泡排序的整体思想是这样的：

• 从数组头部开始，不断比较相邻的两个元素的大小，让较大的元素逐渐往后移动（交换两个元素的值），直到数组的末尾。经过第一轮的比较，就可以找到最大的元素，并将它移动到最后一个位置。
• 第一轮结束后，继续第二轮。仍然从数组头部开始比较，让较大的元素逐渐往后移动，直到数组的倒数第二个元素为止。经过第二轮的比较，就可以找到次大的元素，并将它放到倒数第二个位置。
• 以此类推，进行 n-1（n 为数组长度）轮“冒泡”后，就可以将所有的元素都排列好。

整个排序过程就好像气泡不断从水里冒出来，最大的先出来，次大的第二出来，最小的最后出来，所以将这种排序方式称为冒泡排序（Bubble Sort）。

下面我们以“3  2  4  1”为例对冒泡排序进行说明。

第一轮  排序过程
3  2  4  1    （最初）
2  3  4  1    （比较3和2，交换）
2  3  4  1    （比较3和4，不交换）
2  3  1  4    （比较4和1，交换）
第一轮结束，最大的数字 4 已经在最后面，因此第二轮排序只需要对前面三个数进行比较。

第二轮  排序过程
2  3  1  4 （第一轮排序结果）
2  3  1  4 （比较2和3，不交换）
2  1  3  4 （比较3和1，交换）
第二轮结束，次大的数字 3 已经排在倒数第二个位置，所以第三轮只需要比较前两个元素。

第三轮  排序过程
2  1  3  4  （第二轮排序结果）
1  2  3  4  （比较2和1，交换）

至此，排序结束。

算法总结及实现

对拥有 n 个元素的数组 R[n] 进行 n-1 轮比较。

第一轮，逐个比较 (R[1], R[2]),  (R[2], R[3]),  (R[3], R[4]),  …….  (R[N-1], R[N])，最大的元素被移动到 R[n] 上。

第二轮，逐个比较 (R[1], R[2]),  (R[2], R[3]),  (R[3], R[4]),  …….  (R[N-2], R[N-1])，次大的元素被移动到 R[n-1] 上。
。。。。。。
以此类推，直到整个数组从小到大排序。

具体的代码实现如下所示：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int nums[10] = {4, 5, 2, 10, 7, 1, 8, 3, 6, 9};
4. int i, j, temp;
6. //冒泡排序算法：进行 n-1 轮比较
7. for(i=0; i<10-1; i++){
8. //每一轮比较前 n-1-i 个，也就是说，已经排序好的最后 i 个不用比较
9. for(j=0; j<10-1-i; j++){
10. if(nums[j] > nums[j+1]){
11. temp = nums[j];
12. nums[j] = nums[j+1];
13. nums[j+1] = temp;
14. }
15. }
16. }
18. //输出排序后的数组
19. for(i=0; i<10; i++){
20. printf("%d ", nums[i]);
21. }
22. printf("\n");
24. return 0;
25. }

运行结果：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

优化算法

上面的算法是大部分教材中提供的算法，其中有一点是可以优化的：当比较到第 i 轮的时候，如果剩下的元素已经排序好了，那么就不用再继续比较了，跳出循环即可，这样就减少了比较的次数，提高了执行效率。

未经优化的算法一定会进行 n-1 轮比较，经过优化的算法最多进行 n-1 轮比较，高下立判。

优化后的算法实现如下所示：

1. #include <stdio.h>
2. int main(){
3. int nums[10] = {4, 5, 2, 10, 7, 1, 8, 3, 6, 9};
4. int i, j, temp, isSorted;
6. //优化算法：最多进行 n-1 轮比较
7. for(i=0; i<10-1; i++){
8. isSorted = 1; //假设剩下的元素已经排序好了
9. for(j=0; j<10-1-i; j++){
10. if(nums[j] > nums[j+1]){
11. temp = nums[j];
12. nums[j] = nums[j+1];
13. nums[j+1] = temp;
14. isSorted = 0; //一旦需要交换数组元素，就说明剩下的元素没有排序好
15. }
16. }
17. if(isSorted) break; //如果没有发生交换，说明剩下的元素已经排序好了
18. }
20. for(i=0; i<10; i++){
21. printf("%d ", nums[i]);
22. }
23. printf("\n");
25. return 0;
26. }

我们额外设置了一个变量 isSorted，用它作为标志，值为“真”表示剩下的元素已经排序好了，值为“假”表示剩下的元素还未排序好。

每一轮比较之前，我们预先假设剩下的元素已经排序好了，并将 isSorted 设置为“真”，一旦在比较过程中需要交换元素，就说明假设是错的，剩下的元素没有排序好，于是将 isSorted 的值更改为“假”。

每一轮循环结束后，通过检测 isSorted 的值就知道剩下的元素是否排序好。

对C语言数组的总结

数组（Array）是一系列相同类型的数据的集合，可以是一维的、二维的、多维的；最常用的是一维数组和二维数组，多维数组较少用到。

对数组的总结

1) 数组的定义格式为：

type arrayName[length]

type 为数据类型，arrayName 为数组名，length 为数组长度。 需要注意的是：

• 数组长度 length 最好是常量表达式，例如 10、20*4 等，这样在所有编译器下都能运行通过；如果 length 中包含了变量，例如 n、4*m 等，在某些编译器下就会报错，我们已在《C语言变长数组：使用变量指明数组的长度》一节专门讨论了这点。
• 数组是一个整体，它的内存是连续的；也就是说，数组元素之间是相互挨着的，彼此之间没有一点点缝隙。
• 一般情况下，数组名会转换为数组的地址，需要使用地址的地方，直接使用数组名即可。

2) 访问数组元素的格式为：

arrayName[index]

index 为数组下标。注意 index 的值必须大于等于零，并且小于数组长度，否则会发生数组越界，出现意想不到的错误，我们已在《C语言数组的越界和溢出》一节重点讨论过。

3) 可以对数组中的单个元素赋值，也可以整体赋值，例如：

1. // 对单个元素赋值
2. int a[3];
3. a[0] = 3;
4. a[1] = 100;
5. a[2] = 34;
7. // 整体赋值（不指明数组长度）
8. float b[] = { 23.3, 100.00, 10, 0.34 };
9. // 整体赋值（指明数组长度）
10. int m[10] = { 100, 30, 234 };
12. // 字符数组赋值
13. char str1[] = "http://c.biancheng.net";
15. // 将数组所有元素都初始化为0
16. int arr[10] = {0};
17. char str2[20] = {0};

4) 字符串是本章的重点内容，大家要特别注意字符串结束标志'\0'，各种字符串处理函数在定位字符串时都把'\0'作为结尾，没有'\0'就到达不了字符串的结尾。

关于查找和排序

学完了数组，有两项内容大家可以深入研究了，分别是查找（Search）和排序（Sort），它们在实际开发中都经常使用，比如：

• 给你 10 个打乱顺序的整数，要能够按照从小到大或者从大到小的顺序输出；
• 给定一个字符串 str1，以及一个子串 str2，要能够判断 str2 是否在 str1 中。

本章我们讲解了最简单的查找和排序算法，分别是顺序查找（遍历数组查找某个元素）和冒泡排序，这些都是最基本的，有兴趣的读者也可以深入研究，下面我给列出了几篇文章：

• C语言快速排序算法以及代码
• C语言选择排序算法以及代码
• C语言插入排序算法及代码
• C语言归并排序（合并排序）算法以及代码
• C语言顺序查找算法以及代码
• C语言二分查找（折半查找）算法以及代码