文章目录
- 1. 数组初识
- 1.1 数组声明
- 1.2 数组初始化
- 1.3 数组元素的访问
- 1.4 获取数组长度
- 1.5 数组名
- 2. 多维数组
- 3. 形参数组
- 4.函数返回数组
- 5. 指向数组的指针
- 6. 静态数组和动态数组
- 6.2 静态数组
- 6.2 动态数组
1. 数组初识
C 语言支持数组数据结构，它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据，但它往往被认为是一系列相同类型的变量。
数组的声明并不是声明一个个单独的变量，比如 a0、a1、…、a99，而是声明一个数组变量，比如 a，然后使用a[0]、ab[1]、…、a[99] 来代表一个个单独的变量。
所有的数组都是由连续的内存位置组成。最低的地址对应第一个元素，最高的地址对应最后一个元素。
数组中的特定元素可以通过索引访问，第一个索引值为 0。
C 语言还允许我们使用指针来处理数组，这使得对数组的操作更加灵活和高效。
1.1 数组声明
在 C 中要声明一个数组，需要指定元素的类型和元素的数量，如下所示：
type arrayName [ arraySize ];
这叫做一维数组。arraySize 必须是一个大于零的整数常量，type 可以是任意有效的 C 数据类型。
例如，要声明一个类型为 double 的包含 10 个元素的数组 balance，声明语句如下：
double balance[10];
现在 balance 是一个可用的数组，可以容纳 10 个类型为 double 的数字。
1.2 数组初始化
在 C 中，我们可以逐个初始化数组，也可以使用一个初始化语句，如下所示：
double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
大括号 { } 之间的值的数目不能大于我们在数组声明时在方括号 [ ] 中指定的元素数目。
如果省略掉了数组的大小，数组的大小则为初始化时元素的个数。因此，如果：
double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
你将创建一个数组，它与前一个实例中所创建的数组是完全相同的。
下面是一个为数组中某个元素赋值的实例：
balance[4] = 50.0;
上述的语句把数组中第五个元素的值赋为 50.0。所有的数组都是以 0 作为它们第一个元素的索引，也被称为基索引，数组的最后一个索引是数组的总大小减去 1。
以下是上面所讨论的数组的的图形表示：
1.3 数组元素的访问
数组元素可以通过数组名称加索引进行访问。元素的索引是放在方括号内，跟在数组名称的后边。
例如：
double salary = balance[9];
上面的语句将把数组中第 10 个元素的值赋给 salary 变量。
下面的实例使用了上述的三个概念，即，声明数组、数组赋值、访问数组：
实例
#include <stdio.h>
int main ()
{
int n[ 10 ]; /* n 是一个包含 10 个整数的数组 */
int i,j;
/* 初始化数组元素 */
for ( i = 0; i < 10; i++ )
{
n[ i ] = i + 100; /* 设置元素 i 为 i + 100 */
}
/* 输出数组中每个元素的值 */
for (j = 0; j < 10; j++ )
{
printf("Element[%d] = %d\n", j, n[j] );
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
1.4 获取数组长度
数组长度可以使用 sizeof 运算符来获取数组的长度，例如：
int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
实例
#include <stdio.h>
int main() {
int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
printf("数组长度为: %d\n", length);
return 0;
}
使用宏定义：
实例
#include <stdio.h>
#define LENGTH(array) (sizeof(array) / sizeof(array[0]))
int main() {
int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = LENGTH(array);
printf("数组长度为: %d\n", length);
return 0;
}
以上实例输出结果为：
数组长度为: 5
1.5 数组名
在 C 语言中，数组名表示数组的地址，即数组首元素的地址。
当我们在声明和定义一个数组时，该数组名就代表着该数组的地址。
例如，在以下代码中：
int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
在这里，myArray 是数组名，它表示整数类型的数组，包含 5 个元素。myArray 也代表着数组的地址，即第一个元素的地址。
数组名本身是一个常量指针，意味着它的值是不能被改变的，一旦确定，就不能再指向其他地方。
我们可以使用&运算符来获取数组的地址，如下所示：
int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *ptr = &myArray[0]; // 或者直接写作 int *ptr = myArray;
在上面的例子中，ptr 指针变量被初始化为 myArray 的地址，即数组的第一个元素的地址。
需要注意的是，虽然数组名表示数组的地址，但在大多数情况下，数组名会自动转换为指向数组首元素的指针。这意味着我们可以直接将数组名用于指针运算，例如在函数传递参数或遍历数组时：
实例
#include <stdio.h>
void printArray(int arr[], int size) {
for (int i = 0; i < size; i++) {
printf("%d ", arr[i]); // 数组名arr被当作指针使用
}
}
int main() {
int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
printArray(myArray, 5); // 将数组名传递给函数
return 0;
}
在上述代码中，printArray 函数接受一个整数数组和数组大小作为参数，我们将 myArray 数组名传递给函数，函数内部可以像使用指针一样使用 arr 数组名。
2. 多维数组
C 语言支持多维数组。多维数组声明的一般形式如下：
type name[size1][size2]...[sizeN];
例如，下面的声明创建了一个三维 5 . 10 . 4 整型数组：
int threedim[5][10][4];
多维数组最简单的形式是二维数组。一个二维数组，在本质上，是一个一维数组的列表。
声明一个 x 行 y 列的二维整型数组，形式如下：
type arrayName [ x ][ y ];
其中，type 可以是任意有效的 C 数据类型，arrayName 是一个有效的 C 标识符。一个二维数组可以被认为是一个带有 x 行和 y 列的表格。下面是一个二维数组，包含 3 行和 4 列：
int x[3][4];
因此，数组中的每个元素是使用形式为 a[ i , j ] 的元素名称来标识的，其中 a 是数组名称，i 和 j 是唯一标识 a 中每个元素的下标。
多维数组可以通过在括号内为每行指定值来进行初始化。
下面是一个带有 3 行 4 列的数组：
int a[3][4] = {
{0, 1, 2, 3} , /* 初始化索引号为 0 的行 */
{4, 5, 6, 7} , /* 初始化索引号为 1 的行 */
{8, 9, 10, 11} /* 初始化索引号为 2 的行 */
};
内部嵌套的括号是可选的，下面的初始化与上面是等同的：
int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
二维数组中的元素是通过使用下标（即数组的行索引和列索引）来访问的。例如：
int val = a[2][3];
上面的语句将获取数组中第 3 行第 4 个元素。可以通过上面的示意图来进行验证。
让我们来看看下面的程序，我们将使用嵌套循环来处理二维数组：
#include <stdio.h>
int main ()
{
/* 一个带有 5 行 2 列的数组 */
int a[5][2] = { {0,0}, {1,2}, {2,4}, {3,6},{4,8}};
int i, j;
/* 输出数组中每个元素的值 */
for ( i = 0; i < 5; i++ )
{
for ( j = 0; j < 2; j++ )
{
printf("a[%d][%d] = %d\n", i,j, a[i][j] );
}
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
如上所述，我们可以创建任意维度的数组，但是一般情况下，我们创建的数组是一维数组和二维数组。
3. 形参数组
如果想要在函数中传递一个一维数组作为参数，则必须以下面三种方式来声明函数形式参数，这三种声明方式的结果是一样的，因为每种方式都会告诉编译器将要接收一个整型指针。同样地，您也可以传递一个多维数组作为形式参数。
- 方式 1
形式参数是一个指针：
void myFunction(int *param)
{
.
.
.
}
- 方式 2
形式参数是一个已定义大小的数组：
void myFunction(int param[10])
{
.
.
.
}
- 方式 3
形式参数是一个未定义大小的数组：
void myFunction(int param[])
{
.
.
.
}
实例
现在，让我们来看下面这个函数，它把数组作为参数，同时还传递了另一个参数，根据所传的参数，会返回数组中元素的平均值：
double getAverage(int arr[], int size)
{
int i;
double avg;
double sum;
for (i = 0; i < size; ++i)
{
sum += arr[i];
}
avg = sum / size;
return avg;
}
现在，让我们调用上面的函数，如下实例所示：
#include <stdio.h>
/* 函数声明 */
double getAverage(int arr[], int size);
int main ()
{
/* 带有 5 个元素的整型数组 */
int balance[5] = {1000, 2, 3, 17, 50};
double avg;
/* 传递一个指向数组的指针作为参数 */
avg = getAverage( balance, 5 ) ;
/* 输出返回值 */
printf( "平均值是： %f ", avg );
return 0;
}
double getAverage(int arr[], int size)
{
int i;
double avg;
double sum=0;
for (i = 0; i < size; ++i)
{
sum += arr[i];
}
avg = sum / size;
return avg;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
平均值是： 214.400000
可以看到，就函数而言，数组的长度是无关紧要的，因为 C 不会对形式参数执行边界检查。
4.函数返回数组
C 语言不允许返回一个完整的数组作为函数的参数，但是，可以通过指定不带索引的数组名来返回一个指向数组的指针。
如果想要从函数返回一个一维数组，必须声明一个返回指针的函数，如下：
int * myFunction()
{
.
.
.
}
另外，C 不支持在函数外返回局部变量的地址，除非定义局部变量为 static 变量。
现在，让我们来看下面的函数，它会生成 10 个随机数，并使用数组来返回它们，具体如下：
实例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
/* 要生成和返回随机数的函数 */
int * getRandom( )
{
static int r[10];
int i;
/* 设置种子 */
srand( (unsigned)time( NULL ) );
for ( i = 0; i < 10; ++i)
{
r[i] = rand();
printf( "r[%d] = %d\n", i, r[i]);
}
return r;
}
/* 要调用上面定义函数的主函数 */
int main ()
{
/* 一个指向整数的指针 */
int *p;
int i;
p = getRandom();
for ( i = 0; i < 10; i++ )
{
printf( "*(p + %d) : %d\n", i, *(p + i));
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
5. 指向数组的指针
数组名本身是一个常量指针，意味着它的值是不能被改变的，一旦确定，就不能再指向其他地方。
因此，在下面的声明中：
double balance[50];
balance 是一个指向 &balance[0] 的指针，即数组 balance 的第一个元素的地址。
因此，下面的程序片段把 p 赋值为 balance 的第一个元素的地址：
double *p;
double balance[10];
p = balance;
使用数组名作为常量指针是合法的，反之亦然。因此，*(balance + 4) 是一种访问 balance[4] 数据的合法方式。
一旦把第一个元素的地址存储在 p 中，就可以使用 p、(p+1)、*(p+2) 等来访问数组元素。
下面的实例演示了上面讨论到的这些概念：
#include <stdio.h>
int main ()
{
/* 带有 5 个元素的整型数组 */
double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};
double *p;
int i;
p = balance;
/* 输出数组中每个元素的值 */
printf( "使用指针的数组值\n");
for ( i = 0; i < 5; i++ )
{
printf("*(p + %d) : %f\n", i, *(p + i) );
}
printf( "使用 balance 作为地址的数组值\n");
for ( i = 0; i < 5; i++ )
{
printf("*(balance + %d) : %f\n", i, *(balance + i) );
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
使用指针的数组值
*(p + 0) : 1000.000000
*(p + 1) : 2.000000
*(p + 2) : 3.400000
*(p + 3) : 17.000000
*(p + 4) : 50.000000
使用 balance 作为地址的数组值
*(balance + 0) : 1000.000000
*(balance + 1) : 2.000000
*(balance + 2) : 3.400000
*(balance + 3) : 17.000000
*(balance + 4) : 50.000000
在上面的实例中，p 是一个指向 double 型的指针，这意味着它可以存储一个 double 类型的变量。
一旦我们有了 p 中的地址，*p 将给出存储在 p 中相应地址的值，正如上面实例中所演示的。
6. 静态数组和动态数组
在 C 语言中，有两种类型的数组：
静态数组：编译时分配内存，大小固定。
动态数组：运行时手动分配内存，大小可变。
静态数组的生命周期与作用域相关，而动态数组的生命周期由程序员控制。
在使用动态数组时，需要注意合理地分配和释放内存，以避免内存泄漏和访问无效内存的问题。
6.2 静态数组
静态数组是在编译时声明并分配内存空间的数组。
静态数组具有固定的大小，在声明数组时需要指定数组的长度。
静态数组的特点包括：
- 内存分配：在程序编译时，静态数组的内存空间就被分配好了，存储在栈上或者全局数据区。
- 大小固定：静态数组的大小在声明时确定，并且无法在运行时改变。
- 生命周期：静态数组的生命周期与其作用域相关。如果在函数内部声明静态数组，其生命周期为整个函数执行期间；如果在函数外部声明静态数组，其生命周期为整个程序的执行期间。
静态数组的声明和初始化示例：
int staticArray[5]; // 静态数组声明
int staticArray[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 静态数组声明并初始化对于静态数组，可以使用 sizeof 运算符来获取数组长度，例如：
int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
以上代码中 sizeof(array) 返回整个数组所占用的字节数，而 sizeof(array[0]) 返回数组中单个元素的字节数，将两者相除，就得到了数组的长度。
以上是一个简单的静态数组实例：
实例
#include <stdio.h>
int main() {
int staticArray[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 静态数组声明并初始化
int length = sizeof(staticArray) / sizeof(staticArray[0]);
printf("数组长度：%d\n",length);
printf("静态数组: ");
for (int i = 0; i < length; i++) {
printf("%d ", staticArray[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
输出结果：
数组长度：5
静态数组: 1 2 3 4 5
以上实例中，我们声明并初始化了一个静态数组 staticArray，它包含了 5 个整数元素，然后我们通过 sizeof 运算符，我们计算了静态数组的长度，并使用循环遍历并打印数组的元素。
6.2 动态数组
动态数组是在运行时通过动态内存分配函数（如 malloc 和 calloc）手动分配内存的数组。
动态数组特点如下：
- 内存分配：动态数组的内存空间在运行时通过动态内存分配函数手动分配，并存储在堆上。需要使用 malloc、calloc 等函数来申请内存，并使用 free 函数来释放内存。
- 大小可变：动态数组的大小在运行时可以根据需要进行调整。可以使用 realloc 函数来重新分配内存，并改变数组的大小。
- 生命周期：动态数组的生命周期由程序员控制。需要在使用完数组后手动释放内存，以避免内存泄漏。
动态数组的声明、内存分配和释放实例：
int size = 5;
int *dynamicArray = (int *)malloc(size * sizeof(int)); // 动态数组内存分配
// 使用动态数组
free(dynamicArray); // 动态数组内存释放
动态分配的数组，可以在动态分配内存时保存数组长度，并在需要时使用该长度，例如：
int size = 5; // 数组长度
int *array = malloc(size * sizeof(int));
// 使用数组
free(array); // 释放内存
以上代码我们使用 malloc 函数动态分配了一个整型数组，并将长度保存在变量 size 中。然后可以根据需要使用这个长度进行操作，在使用完数组后，使用 free 函数释放内存。
注意：动态数组的使用需要注意内存管理的问题，确保在不再需要使用数组时释放内存，避免内存泄漏和访问无效的内存位置。
以上是一个简单的动态数组使用实例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
int size = 5;
int *dynamicArray = (int *)malloc(size * sizeof(int)); // 动态数组内存分配
if (dynamicArray == NULL) {
printf("Memory allocation failed.\n");
return 1;
}
printf("Enter %d elements: ", size);
for (int i = 0; i < size; i++) {
scanf("%d", &dynamicArray[i]);
}
printf("Dynamic Array: ");
for (int i = 0; i < size; i++) {
printf("%d ", dynamicArray[i]);
}
printf("\n");
free(dynamicArray); // 动态数组内存释放
return 0;
}
输出结果：
Enter 5 elements: 1 2 3 4 5
Dynamic Array: 1 2 3 4 5
以上实例中，我们首先声明了一个变量 size 来指定动态数组的大小。
然后使用 malloc 函数为动态数组分配内存，并通过 sizeof 运算符计算所需的内存大小。
接下来，通过循环和 scanf 函数，从用户输入中读取元素值并存储到动态数组中。
最后，使用循环遍历并打印动态数组的元素。在程序结束时，使用 free 函数释放动态数组所占用的内存。
请注意，在使用动态数组时，需要检查内存分配是否成功（即 dynamicArray 是否为 NULL），以避免在内存分配失败时发生错误。
