第二章 数组

2.1 数组的概念

• 数组是一种数据结构；
• 可以存储多个数据；
• 每个数据的类型相同；
• 每个数据是一个变量；
• 变量存放在一块连续的内存中。

2.2 数组的定义及初始化

2.2.1 数组的定义

1. 一维数组

定义格式：数据类型 数组名[数组元素个数]。

int array01[10];	//	定义了一个存放 10 个 int 类型变量的数组 array01
short array02[20];	//	同一作用域不允许出现相同数组名
array02 = 5;        //	错误, 数组名是常量, 不能直接赋值
/*定义的时候, [] 内的是数组元素个数, 使用的时候, [] 内的是下标数组下标是从 0 开始计算, 如果要输出数组第五个元素的值, 只需要 printf("%d\n", a[4]);
*/

2. 二维数组

定义格式：数组类型 数组名[行的个数][列的个数]

int array01[5][4];	//	定义了一个行为 5, 列为 4, 存放 int 类型变量的数组 array01
int array02[][3];
/*二维数组只是逻辑层面的二维, 在物理层面上依然是一维;二维数组在定义的时候可以不给出行数, 但必须给出列数;二维数组的大小根据初始化的行数来定。
*/

2.2.2 数组分类

1. 按元素分类

字符数组，短整型数组，整形数组，长整型数组，浮点型数组，指针数组，结构体数组。

int *a[10];	//	每个元素存的是 int * 类型的变量
typedef struct stu STU;	//	为 struct stu 定义一个别名 STU
STU b[10];	//	每个元素存的是 struct stu 类型的变量

2. 按纬度分类

一维数组，二维数组，多维数组。

int array[4][3][5];	//	定义了一个存 int 类型变量的三维数组

2.2.3 数组初始化

1. 一维数组初始化

int main()
{//int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};//int a[5] = {1, 2};	//	初始化部分元素, 其他元素为 0//int a[5] = {[2] = 4};	//	初始化 a[2], 其它元素为 0//int a[5] = {a[2] = 4};//	初始化 a[0] a[2] 为 4//int a[5] = {0};int a[] = {1, 2, 3};	//	数组的元素个数由{}元素个数决定//a = {3, 4, 5};		//	不可以, 这种赋值只能在初始化时使用//  在定义之后, 给数组赋值只能一个一个赋值//int a[] = {};			//	不可以, 编译器不知道几个元素for (unsigned int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){						 //  sizeof(a) / sizeof(a[0]) = 数组元素个数printf("a[%d] = %d ", i, a[i]);}printf("\n");a[2] = 5;	//	赋值for (unsigned int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){printf("a[%d] = %d ", i, a[i]);}return 0;
}

2. 二维数组初始化

int main()
{int a[2][2] = {{1, 2}, {3, 4}};	//	允许 int a[2][2] = {1, 2, 3, 4};int b[][3]  = {{1, 2, 3}, {4}};int c[3][3] = {{1}, {2}};int d[2][2] = {{2, 2}, {2}};d[1][1] = 1;//d[2] = 4;	//	不允许for (unsigned int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){						 //  sizeof(a) / sizeof(a[0]) = 数组行for (unsigned int j = 0; j < sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]); j++){						 //  sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]) = 数组列printf("a[%d][%d] = %d ", i, j, a[i][j]);}printf("\n");}	//	sizeof(a) / sizeof(a[0][0]) = 数组元素个数printf("\n");for (unsigned int i = 0; i < sizeof(b) / sizeof(b[0]); i++){for (unsigned int j = 0; j < sizeof(b[0]) / sizeof(b[0][0]); j++){printf("b[%d][%d] = %d ", i, j, b[i][j]);}printf("\n");}printf("\n");for (unsigned int i = 0; i < sizeof(c) / sizeof(c[0]); i++){for (unsigned int j = 0; j < sizeof(c[0]) / sizeof(c[0][0]); j++){printf("c[%d][%d] = %d ", i, j, c[i][j]);}printf("\n");}printf("\n");for (unsigned int i = 0; i < sizeof(d) / sizeof(d[0]); i++){for (unsigned int j = 0; j < sizeof(d[0]) / sizeof(d[0][0]); j++){printf("d[%d][%d] = %d ", i, j, d[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

2.2.4 数组名

数组名是一个常量，代表的是数组首元素地址，不可以更改。

1. 一维数组名

int a[3];
a[0];		//	代表数组的首元素
&a[0];		//	数组首元素地址
&a;			//	数组的地址, 也是数组首元素的地址
&a[0] + 1;  //  跨过一个元素, 即相当于 &a[1]
a + 1;      //  跨过一个元素
&a + 1;     //  跨过数组 a
int main()
{int a[3];printf("%p  %p  %p\n", &a[0], a, &a);	//	得到的地址相同, 假设为 xprintf("%p  %p  %p\n", &a[0] + 1, a + 1, &a + 1);	//	x + 4  x + 4  x + 12//a 有三个 int 型元素, 每一个元素占 4 个字节, 数组在内存中占 12 个字节//%p 将地址以十六进制的方式打印出来return 0;
}

2. 二维数组名

int a[2][2];
int a[2][2];
&a[0][0];       //	数组第 0 行, 第 0 列元素的地址
a[0];           //	数组第 0 行, 也是数组第 0 行, 第 0 列元素的地址
&a[0];			//	数组第 0 行的地址
&a;             //	数组的地址, 也是数组首元素的地址
&a[0][0] + 1;   //	跨过一个元素
a[0] + 1;       //	跨过一个元素
&a[0] + 1;      //  跨过一行
a + 1;          //  跨过一行
&a + 1;         //  跨过数组 a
int main()
{int a[2][2];printf("%p  %p  %p  %p  %p\n", &a[0][0], a[0], &a[0], a, &a);printf("%p  %p  %p  %p  %p\n", &a[0][0] + 1, a[0] + 1, &a[0] + 1, a + 1, &a + 1);return 0;
}

2.2.5 字符数组

字符每一个元素都是字符型的数组。

1. 一维字符数组

int  main()
{//char a[5];//char a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};//char a[5] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};//char a[5] = {'a'};char a[6] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', '\0'};//char a[6] = "abcde";          //	在 "" 后面自动加上一个\0char b[] = "hehe";              //	sizeof(b) = 5char c[128] = "Hello world";	//	sizeof(c) = 128//字符数组中含有 \0 字符 这种字符数组称为字符串/*for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){printf("%c ", a[i]);}*/printf("%s\n", a);          //	%s 是用来打印字符串printf("[%6s]\n", b);       //	[  hehe] %6s 代表输出一个长度为 6 的字符串, 不足左补空格, 超过 6 则全部输出printf("[%-6s]\n", b);      //	[hehe  ] 右补空格printf("[%12.5s]\n", c);    //	[            Hello] 选择 12 个字符, 从左开始截取 5 个字符, 其余位补空格printf("[%-12.5s]\n", c);   //	[Hello            ]printf("[%6.7s]\n", c);     //  [Hello w]printf("[%5s]\n", c);       //  [Hello world]printf("%d\n", sizeof("hello"));	//	"hello"字符串常量存在常量区return 0;
}

2. 二维字符数组

int  main()
{char a[2][128] = {"hello", "world"};for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){printf("%s\n", a[i]);}return 0;
}

2.3 字符串处理函数

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{char a[16] = "[abcd]";char b[16] = "[abcde]";char c[16] = "";printf("strlen(a) = %d\n", strlen(a));                          //  6printf("strcpy(c, a) = %s\n", strcpy(c, a));                    //  [abcd]printf("strcat(c, b) = %s\n", strcat(c, b));                    //  [abcd][abcde]printf("strcmp(a, b) = %d\n", strcmp(a, b));                    //  -1printf("strupr(c) = %s\n", strupr(c));                          //  [ABCD][ABCDE]printf("strlwr(c) = %s\n", strlwr(c));                          //  [abcd][abcdeprintf("stricmp(\"[AbCd]\", a) = %d\n", stricmp("[AbCd]", a));  //  0printf("strncmp(a, b, 5) = %d\n", strncmp(a, b, 5));            //  0printf("strrev(a) = %s\n", strrev(a));                          //  ]dcba[printf("strchr(a, 'o') = %s\n", strchr(a, 'o'));                //  dcba[printf("strstr(c, \"abc\") = %s\n", strstr(c, "abc"));          //  abcd][abcde]return 0;
}int  main()
{char str[] = "100;86#110#150;7944;5667#101#he;lo";char *p[10] = {0};p[0] = strtok(str, "#;");int i = 0;do{i++;p[i] = strtok(NULL, "#;");}while(p[i] != NULL);for (int i = 0; p[i] != NULL; i++){printf("%s ", p[i]);}return 0;
}int  main()
{int year  = 2021;int month = 10;int day   = 1;char buf[128] = "";char str[]    = "20221001";/*%d      输出整数%nd     占 n 位%0nd    占 n 位, 不足补 0%-nd    占 n 位左对齐%*d     跳过所有数字%*nd    跳过前 n 个数字%*s     跳过所有字符%[a]    取字符 a%*[a]   跳过字符 a%[a-z]  取字符 a ~ z%*[a-z] 跳过字符 a ~ z%[0-9]  取所有数字%*[0-9] 跳过所有数字%[^x]   取不是字符 x 的字符， 遇到 x 退出%*[^x]  跳过不是字符 x 的字符*/sprintf(buf, "%4d:%02d:%02d %d %s", year, month, day, 5, "hello");/*sprintf(buf, "格式", "参数") 是把参数以某种格式写入到 buf 中*/sscanf(str, "%4d%2d%2d", &year, &month, &day);/*sscanf(buf, "格式", "参数") 是把 buf 以某种格式写入到参数中*/printf("%s\n", buf);                        //  2021:10:01 5 helloprintf("%d:%2d:%02d\n", year, month, day);  //  2022:10:01return 0;
}/*** @header #include <string.h>* @brief  测量字符串长度, 忽略 '\0'* @param  size_t: unsigned int* @param  Str: 字符串* @return 返回字符串长度*/
size_t strlen(const char *Str);/*** @header #include <string.h>* @brief  将源字符串拷贝给目标字符串* @param  Dest: 目标字符串* @param  Source: 源字符串* @return 返回指向目标字符串的指针*/
char *strcpy(char *Dest, const char *Source);/*** @header #include <string.h>* @brief  将源字符串连接到目标字符串末尾* @param  Dest: 目标字符串* @param  Source: 源字符串* @return 返回指向目标字符串的指针*/
char *strcat(char *Dest, const char *Source);/*** @header #include <string.h>* @brief  将 Str1 和 Str2 的相同位按 ASCII 码值比较* @param  Str1: 字符串 1* @param  Str2: 字符串 2* @return Str1 > Str2, 返回 1;*         Str1 = Str2, 返回 0;*         Str1 < Str2, 返回 -1。*/
int strcmp(const char *Str1, const char *Str2);/*** @header #include <string.h>* @brief  将字符串所有小写字母转换成大写字母* @param  Str: 目标字符串* @return 返回指向 Str 的指针。 */
char *strupr(char *Str);/*** @header #include <string.h>* @brief  将字符串所有大写字母转换成小写字母* @param  Str: 目标字符串* @return 返回指向 Str 的指针。 */
char *strlwr(char *Str);/*** @header #include <string.h>* @brief  功能类似于 strcmp, 只是它无视英文字母的大小写。* @param  Str1: 字符串 1* @param  Str2: 字符串 2* @return Str1 > Str2, 返回 1;*         Str1 = Str2, 返回 0;*         Str1 < Str2, 返回 -1。*/
int stricmp(const char *Str1, const char *Str2);/*** @header #include <string.h>* @brief  类似于 strcmp, 只是它只比较前 MaxCount 位的字符串大小。* @param  Str1: 字符串 1* @param  Str2: 字符串 2* @param  MaxCount: 字符串比较的位数* @return Str1 > Str2, 返回 1;*         Str1 = Str2, 返回 0;*         Str1 < Str2, 返回 -1。*/
int strncmp(const char *Str1, const char *Str2, size_t MaxCount);/*** @header #include <string.h>* @brief  将字符串逆置。* @param  Str: 字符串* @return 返回指向 Str 的指针。*/
char *strrev(char *Str);/*** @header #include <string.h>* @brief  在 Str 中找到第一次匹配 Val 的字符串, 并从此处开始到结束的字符串返回。* @param  Str: 源字符串* @param  Val: 目标字符* @return 成功匹配, 返回指向新地址的指针, 否则返回 0。*/
char *strchr(const char *Str, int Val);/*** @header #include <string.h>* @brief  在 Str 中找到第一次匹配 SubStr 的字符串, 并从此处开始到结束的字符串返回。* @param  Str: 源字符串* @param  SubStr: 目标字符串* @return 成功匹配, 返回指向新地址的指针, 否则返回 0。*/
char *strstr(const char *Str, const char *SubStr);/*** @header #include <string.h>* @brief  分割 Str* @param  Str: 被分割的字符串* @param  Delim: 分隔符* @return 返回分割好的字符串*/
char *strtok(char *Str, const char *Delim);

2.4 字符串输入

int main()
{char str[16] = "";scanf("%s", str);				//	不建议/*scanf 遇到空格不读取scanf 不会读取 '\n'scanf 不安全 */gets(str);						//	不建议/*gets 不会读取 '\n'gets 不安全*/fgets(str, sizeof(str), stdin);	//	推荐 stdin: 标准输入, 键盘输入return 0;
}/*** @header #include <stdio.h>* @brief  从标准输入获得一个字符串* @param  Buffer: 字符串* @return 返回指向 Buffer 的指针*/
char *gets(char *Buffer);/*** @header #include <stdio.h>* @brief  从 File 获得一个长度为 MaxCount 的 Buf。* @param  Buf: 字符串* @param  MaxCount: 可获得的字符数* @param  FILE: 一种结构体类型* @param  File: 获得字符串的地址* @return 返回指向 Buf 的指针。*/
char *fgets(char *Buf, int MaxCount, FILE *File);

2.5 练习

2.5.1 求数组最大值

#include <stdio.h>int main()
{int tmp;size_t i;int arr[5] = {5, 9, 66, 7, 55};tmp = arr[0];for (i = 1; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++){if (tmp < arr[i]){tmp = arr[i];}}printf("The arr MaxNum is %d。\n", tmp);return 0;
}

2.5.2 数组逆置

#include <stdio.h>int main()
{int end;	//	末尾int tmp;size_t i;int begin;	//	开始int arr[5] = {5, 9, 66, 7, 55};begin = 0;end = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) - 1;while (begin < end){tmp = arr[begin];arr[begin] = arr[end];arr[end] = tmp;		//	这三句语句用于交换两数的值begin++;end--;}for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++){printf("arr[%u] = %d ", i, arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

2.5.3 数组排序

#include <stdio.h>int main()
{int tmp;size_t i;size_t j;int arr[5] = {5, 9, 66, 7, 55};	//	从小到大排序for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) - 1; i++){for (j = i; j < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); j++){if (arr[i] > arr[j]){tmp = arr[i];arr[i] = arr[j];arr[j] = tmp;}}}for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++){printf("arr[%u] = %d ", i, arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

2.5.4 找出一维数组的最大值和次大值

/*给定一个数组, 找到这个数组的第一大值和第二大值, 并输出第一大值和第二大值以及对应的出现次数第一大值和第二大值不能相等, 如果数组所有元素相同, 则输出printf("All elements of this array are the same, MaxNum = %d, have no second largest.\n", max_fir);
*/
#include <stdio.h>int main()
{size_t i;int max_fir;int max_sec;int cnt_fir = 0;int cnt_sec = 0;int arr[10] = {14, 22, 22, 16, 18, 18, 18, 15, 12, 10};//int arr[10] = {14, 14, 13, 4, 13, 13, 15, 13, 4, 13};//int arr[10] = {2, 2, 2, 2, 20, 2, 16, 2, 16, 2};//int arr[10] = {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2};//int arr[10] = {1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2};//int arr[10] = {4, 4, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2};max_fir = arr[0];max_sec = arr[0];for (i = 1; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++){if (arr[i] == max_fir || arr[i] == max_sec)continue;else{if (arr[i] >= max_sec)max_sec = arr[i];else if (max_fir == max_sec)max_sec = arr[i];if (max_sec > max_fir){max_sec = max_fir ^ max_sec;max_fir = max_fir ^ max_sec;max_sec = max_fir ^ max_sec;}}}for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++){if (arr[i] == max_fir)cnt_fir++;else if (arr[i] == max_sec)cnt_sec++;}if (max_sec == max_fir)printf("All elements of this array are the same, MaxNum = %d, have no second largest.\n",max_fir);elseprintf("MaxNum = %d, MaxCnt = %d\nSecNum = %d, SecCnt = %d\n",max_fir,     cnt_fir,     max_sec,     cnt_sec);return 0;
}

2.5.4 找出各科平均值和各科不及格人数

/*有 5 个人, 他们考试科目有: 语 数 外, 成绩如下float a[5][3] = {{80, 75, 56}, {59, 65, 71}, {59, 63, 70}, {85, 45, 90}, {76, 77, 45}};计算各科的平均分和各科不及格的人数
*/
#include <stdio.h>int main()
{size_t i;size_t j;int failcnt[3] = {0};float avg[3] = {0.0f};float a[5][3] = {{80, 75, 56}, {59, 65, 71}, {59, 63, 70}, {85, 45, 90}, {76, 77, 45}};for (i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){for (j = 0; j < sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]); j++){if (a[i][j] < 60)failcnt[j]++;avg[j] += a[i][j];}}printf("The average score for Chinese is %.2f, the number of failed students is %d\n",avg[0] / 5, failcnt[0]);printf("The average score for Math is %.2f, the number of failed students is %d\n",avg[1] / 5, failcnt[1]);printf("The average score for Foreign Languages is %.2f, the number of failed students is %d\n",avg[2] / 5, failcnt[2]);return 0;
}

2.5.5 猜数字游戏

/*#include <stdio.h>#include <time.h>#include <stdlib.h>int main(){//rand() 产生随机数, 但是每次产生的随机数一样//int t = time(NULL);	//	时间戳, 现在时间 - 1970.1.1.0..  秒srand((unsigned int)time(NULL));	//	设置随机种子int a = rand();printf("%d\n", a);printf("%d\n", rand());printf("%d\n", rand());return 0;}
*/
/*随机生成一个四位数, 与自己输入的四位数比较, 如果相等, 就打印猜测成功,如果某一位数字比生成的数字的相同位小了, 就打印某某位小了,如果大了就打印某某位大了, 否则打印某某位相等。
*/
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>int  main()
{int rand_num[4] = {0};int input_num[4] = {0};int flag = 0;int sum = 0;srand((unsigned int)time(NULL));for (int i = 0; i < 4; i++){rand_num[i]= rand() % 10;}while (1){flag = 0;printf("Please enter a random 4-digit-number: ");scanf("%d", &sum);for (int i = 3; i >= 0; i--)input_num[i] = sum / (int)(pow(10, 3 - i)) % 10;for (int i = 0; i < 4; i++){if (input_num[i] == rand_num[i]){printf("The %dth digit is correct\n", i + 1);flag++;}else if (input_num[i] > rand_num[i])printf("The %dth digit is bigger\n", i + 1);elseprintf("The %dth digit is smaller\n", i + 1);}if (4 == flag){printf("Congratulations on your correct answer\n");break;}}return 0;
}/*** @header #include <math.h>* @brief  计算 X ^ Y 的值* @param  X: 底数* @param  Y: 指数* @retval 返回 X ^ Y 的值。*/
double pow(double X, double Y);

2.5.6 实现字符串处理函数

/*	strlen	*/
size_t my_strlen(const char *str)
{size_t len = 0;while (*str++)len++;return len;
}/*	strcpy	*/
char *my_strcpy(char *DstStr, const char *SrcStr)
{char *str = DstStr;while (*SrcStr)*DstStr++ = *SrcStr++;*DstStr++ = 0;return str;
}/*	strcat	*/
char *my_strcat(char *DstStr, const char *SrcStr)
{char *str = DstStr;while (*DstStr)DstStr++;while (*SrcStr)*DstStr++ = *SrcStr++;*DstStr = 0;return str;
}/*	strcmp	*/
int my_strcmp(const char *Str1, const char *Str2)
{while (*Str1){if (*Str1 > *Str2)return 1;else if (*Str1 < *Str2)return -1;Str1++;Str2++;}if (*Str2 == 0)return 0;elsereturn -1;
}/*	strrev	*/
char *my_strrev(char *str)
{char p[16] = {0};char *sstr = str;for (unsigned int i = 0; i < my_strlen(str) / 2; i++){*p = *(str + i);*(str + i) = *(str + my_strlen(str) - i - 1);*(str + strlen (str) - i - 1) = *p;}return sstr;
}