C语言基础（六）数组相关

一、为什么需要数组在编程中我们经常需要处理多个相同类型的数据。比如存储10个学生的成绩如果不用数组就得定义10个单独的变量score1,score2, …不仅麻烦而且无法用循环统一处理。数组正是为了解决这类问题而生的——它能在内存中连续存储多个相同类型的数据并通过下标快速访问每个元素。二、一维数组基础1. 数组的定义语法格式类型说明符 数组名[常量表达式];例如inta[10];// 定义一个包含10个int元素的数组charstr[32];// 定义包含32个char元素的数组floatarray[5];// 定义包含5个float元素的数组类型说明符可以是基本数据类型int、char、float等也可以是构造类型但不能是void。数组名遵循标识符命名规则字母、数字、下划线数字不能开头。常量表达式表示数组元素个数必须是编译时确定的常量不能是变量。2. 数组元素的访问通过数组名[下标]访问元素下标从0开始到元素个数-1结束。a[0]10;// 给第一个元素赋值a[5]99;// 给第六个元素赋值printf(%d,a[0]);// 输出第一个元素注意下标可以是常量、变量或表达式结果必须为整型。访问时不要超出范围否则会越界访问可能导致程序崩溃或数据错乱。3. 数组的初始化初始化即在定义时给元素赋初值。全部初始化inta[5]{1,2,3,4,5};局部初始化未初始化的元素自动为0inta[5]{1,2,3};// 前三个为1,2,3后两个为0初始化全0inta[5]{0};// 所有元素为0inta[5]{0,0,0,0,0};省略数组大小必须初始化inta[]{1,2,3,4,5};// 编译器自动确定大小为5重要如果不初始化数组元素的值是随机的内存中遗留的值所以定义时尽量初始化哪怕只是{0}。4. 数组的存储特性单一性所有元素类型相同。有序性元素按下标从0到N-1顺序存储。连续性数组占用一块连续的内存空间。这一点非常重要因为连续存储使得我们可以通过指针和偏移量快速访问也是数组效率高的原因。三、数组的经典应用排序排序是数组的典型应用。这里以选择排序为例掌握其思想。选择排序升序每次从待排序位置开始往后找到最小值放到当前位置。inta[10]{1,2,-3,-4,-5,6,7,8,-9,0};intlensizeof(a)/sizeof(a[0]);// 计算元素个数for(inti0;ilen-1;i){for(intji1;jlen;j){if(a[i]a[j]){// 升序如果前面大于后面交换inttmpa[i];a[i]a[j];a[j]tmp;}}}时间复杂度O(n²)空间复杂度O(1)。选择排序是不稳定的相同元素相对顺序可能改变。四、字符型数组字符串C语言没有专门的字符串类型而是用字符数组来存储字符串并以\0ASCII码0作为结束标志。1. 定义与初始化charstr[32];charstr[32]{h,e,l,l,o};// 不推荐未初始化部分为0charstr[32]{hello};// 推荐charstr[32]hello;// 最常用charstr[]hello;// 自动确定大小为6包含\0注意hello实际占6个字节5个字符 1个\0。2. 输入与输出输出可以使用printf(%s, str)或puts(str)自动换行。输入可以使用scanf(%s, str)遇空格或Tab停止或gets(str)遇换行停止但危险可能越界。charstr[100]{0};scanf(%s,str);// 输入 hello world 只读入 hellogets(str);// 可读入带空格的字符串但存在越界风险3. 常用字符串操作函数手写实现虽然标准库提供了strlen、strcpy、strcat等但理解其底层实现至关重要。① 求字符串长度 (strlen)统计有效字符个数不包括\0。intmy_strlen(constchar*s){intlen0;while(s[len]!\0){len;}returnlen;}② 字符串拷贝 (strcpy)将源字符串复制到目标数组目标数组空间要足够。voidmy_strcpy(char*dst,constchar*src){inti0;while(src[i]!\0){dst[i]src[i];i;}dst[i]\0;// 别忘了结束标志}③ 字符串拼接 (strcat)将源字符串追加到目标字符串末尾。voidmy_strcat(char*dst,constchar*src){inti0,j0;while(dst[i]!\0)i;// 找到dst的末尾while(src[j]!\0){dst[i]src[j];i;j;}dst[i]\0;}五、二维数组二维数组可以理解为“数组的数组”常用于存储矩阵或表格数据。1. 定义与访问inta[3][4];// 3行4列共12个元素访问方式a[行下标][列下标]行下标范围02列下标03。2. 初始化全部初始化分行或不分行inta[3][4]{{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};inta[][4]{{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};// 可省略行数inta[3][4]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};// 自动按行填充局部初始化未初始化的补0inta[3][4]{{1,2},{3,4,5},{6}};// 第一行1,2,0,0第二行3,4,5,0第三行6,0,0,0注意在初始化时行数可以省略但列数不能省略。3. 二维字符型数组用于存储多个字符串如学生名单。charstr[3][100]{0};// 3个字符串每个最长99字符charstr[3][100]{hello,world,how};输入输出时用gets(str[i])或scanf(%s, str[i])循环处理每一行。六、易错点与最佳实践越界访问下标超出范围不会报错但会破坏内存数据务必确保下标在合法范围内。忘记\0结束符字符数组作为字符串使用时必须保证有\0否则输出会乱码。sizeof与strlen的区别sizeof是运算符计算数组占用的总字节数包括\0。strlen是函数计算字符串有效字符个数不含\0。数组名是地址常量不能对数组名赋值如str hello是错误的。尽量避免使用gets推荐fgets或scanf配合宽度限制。