【C语言】第六篇·数组

一、数组基本概念

    1.在程序设计中，为了处理方便，把具有相同类型的若干变量按有序的形式组织起来。这些按序排列的同类数据元素的集合称为数组。

      在C语言中，数组数据构造类型。

    2.按存储内同分类：数值数组，字符数组，指针数组，结构数组

    3.按维度分类：一维数组，二维数组，多位数组

二、数组的使用

   1. 数组的定义

      1）定义的格式：

      类型 数组名[常量表达式];

      常量表达式：1）数字   2）返回数字的整数  3）变量（C99不支持，但是LLVM支持，VC使用的C99）

      例如：int arr[10]; //定义一个int类型的数组，长度为10，数组名是arr

      2）注意：

          数组名不能和变量名同名

          数组在定义的时候可以和定义其他变量混合定义  inta,b,c[10];

   2. 数组的初始化和引用方法

       1）初始化的方法：

        （1）定义的时候初始化

                <1> 完全初始化

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

                <2> 部分初始化

                    int a[5]={1,2,3}

                <3>指定位置元素的初始化

                    int a[5]={[2]=4,[4]=2}

                <4>定义的同时初始化，但是不指定长度，系统会根据赋值的内容来确定数组的长度

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

        （2）先定义后初始化

                inta[3];//定义一个长度为3的int型数组

                通过下标来初始化，显式的对每一个元素初始化

                a[0]=1;

                a[1]=100;

                a[2]=200;

         2）访问的方法：

             （1）对数组的访问是使用数组的下标来进行访问的，因为下标从0开始，访问数组的时候，如一个数组的长度为n ,下标的范围0-n-1,绝对不能越界访问。

              int a[n];    a[n] 这是错误的，最多能访问到a[n-1]

             越界：

              （2）约错了对象（访问了我们不应该访问的空间），越界访问为不安全的访问，其他语言中约见都会报错，但是现在用的C99的标准，是不报错的。

   3. 数组的存储原理

     1）存储原理

       （1）数组在内存中是一片连续的内存存储空间，数组名指向数组的首地址。

       （2）数组中每个元素的地址是连续的

       （3）每个元素在存储数据的时候，低位存在低地址字节，高位存在高地址字节

       （4）数组名是用来存放数组的首地址的。数组名  == &a[0] ==数组的首地址

     2）如何计算数组的长度问题：

         sizeof(数组名) 整个数组在内存中占用的存储空间

         数组的长度 = sizeof(数组名)/sizeof(数组元素的类型)

   4. 数组作为函数的参数

       1）数组的元素作为函数的参数

           数组的每个元素可以用 a[i] 来表示，a[i]相当于是一个变量， 相当于把a[i]值赋值一份，传递给函数的形参

          总结：数组的元素作为函数参数就是值传递。

       2）数组名作为函数的参数

          数组名作为函数的参数，就不一样了，数组名是一个地址。

           int a[10];

          数组名作为实参的时候print_arr（a），把数组的首地址传递给函数的形参了， 因为函数的形参和我们数组的名称都指向的是同一块内存空间，所以函数中对数组的操作，就等同于直接操作我们的数组。

三、字符数组

    1. 定义：char c[10];

    2. 初始化：c[10]={'c','b','d'};

    3. 输入输出：用格式控制符%s输入输入输出

    4. 字符串处理函数：

       1）头文件 #include <string.h>

       2）输出：puts(字符数组) 输入：gets(字符数组)

       3）字符串连接函数：strcat(字符数组1,字符数组2)  把字符串2连接到1后面

       4）字符串复制函数：strcpy(字符数组1,字符数组2)  把字符串2复制到1，把字符串1覆盖掉

       5）strncpy(str1,str2,n)  把str2中的前n个字符复制到str1中

       6）字符串比较函数：strcmp(字符串1,字符串2)

              字符串1 == 字符串2，返回值为0

              字符串1 >  字符串2 ，返回一个正整数

              字符串1 < 字符串2，返回一个负整数

       7）测字符串长度：strlen(字符数组)  注意：它是测字符串的实际长度，不包含\0

            例如：char str[10] ={"China"};    strlen(str) = 5

       8）转换为小写字母：strlwr(字符串)    转换为大写字母：strupr(字符串)

四、数组元素排序

   1. 冒泡排序

    1）算法思想：由小到大排序，大数下沉法（小数上浮法），在一次循环的过程当中，数组中的一个数，与下一个数进行比较，当这个数比下个数大时两数交换位置，直到在一次循环中所有的数的位置没有发生改变时，结束循环。

     2）示例程序：

#include <stdio.h>void main(){int arry[10];int i,j,flag=-1;int temp;  //存放某一次排序当中的最大数int count; //循环次数printf("请输入需要排序的10个数：\n");//输入数据for(i=0;i<10;i++){scanf("%d,",&arry[i]);}//输出数据printf("\n输入的数据分别为：\n");for(i=0;i<10;i++){printf("%d  ",arry[i]);}printf("\n");//改进算法for(i=0;i<9;i++){ //n个数，最多循环n-1次，即可完成排序count=9;  //防止出现越界：arry[9]>arry[10]flag=0;for(j=0;j<count;j++){if(arry[j]>arry[j+1]){temp=arry[j];arry[j]=arry[j+1];arry[j+1]=temp;flag=1;}}if(flag == 0) break; //此次循环中所有的数的位置没有发生改变，跳出循环count--;  //下一次循环的时候，最后一个数已完成排序，没有必要在此进行比较}printf("\n按照由小到大的排序为：\n");for(i=0;i<10;i++){printf("%d ",arry[i]);}printf("\n");}

 

   2.选择排序：

    1）算法思想：由小到大排序，在一次循环过程当中，首先记录循环的次数n，此次循环中找出最小的一个数，并且记录其下标col，然后将最小数与数组的第n个数进行交换位置，下一次循环时跳过上一次排序完成的数，知道在一次循环中所有的数没有发生位置交换时退出循环。

     2）示例程序

#include <stdio.h>void main(){int i,j;int arr[10];int minNum,col; //存储某次循环中的最小值和最小值的下标printf("输入10需要排序的数：\n");for(i=0;i<10;i++){scanf("%d,",&arr[i]);}printf("\n输入的10个数分别为：\n");for(i=0;i<10;i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n\n");//选择排序for(i=0;i<9;i++){minNum=arr[i];  //记录当前循环第一个值和列号col=i;for(j=i+1;j<10;j++){if(arr[j] < minNum){col = j;   //如果发现比minNum还要小的数，记录其列号和值minNum = arr[col];}}//当前循环的第一个值与最小值交换arr[col] = arr[i];arr[i] = minNum;}printf("10个数由小到大排序为：\n");for(i=0;i<10;i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n");}

    4.折半查找

    1）折半查找首先要在一个有序的序列当中，然后设置三个变量low，hign，mid，分别记录在此次查找的过程当中的第一个数，最后一个数，中间数。在一次查找的过程当中，如果要查找的数x> mid，则low = mid+1，然后继续下一次查找；如果x < mid ，则high = mid -1。直到low>high时跳出循环。

     2）示例程序：

#include <stdio.h>void main(){int i,j;int arr[10];int minNum,col; //存储某次循环中的最小值和最小值的列号int low,high,mid,num;printf("输入10需要排序的数：\n");for(i=0;i<10;i++){scanf("%d,",&arr[i]);}printf("\n输入的10个数分别为：\n");for(i=0;i<10;i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n\n");//选择排序for(i=0;i<9;i++){minNum=arr[i];  //记录当前循环第一个值和列号col=i;for(j=i+1;j<10;j++){if(arr[j] < minNum){col = j;   //如果发现比minNum还要小的数，记录其列号和值minNum = arr[col];}}//当前循环的第一个值与最小值交换arr[col] = arr[i];arr[i] = minNum;}printf("10个数由小到大排序为：\n");for(i=0;i<10;i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n");while(1){     //程序改进：可以将条件改为while(low<=high) 下面的条件适当修改//折半查找printf("\n输入要查找的数：");scanf("%d",&num);printf("要查找的数为：%d\n",num);low = 1;high = sizeof(arr);mid = (low+high)/2;while(1){if(num > arr[mid-1]){low = mid+1;mid = (low+high)/2;}else if(num < arr[mid-1]){high = mid-1;mid=(low+high)/2;}else{printf("%d已经找到，是第%d个数！\n",arr[mid-1],mid);break;}if((low == high) && num != arr[mid-1]){  //当low和high的值相同，并且num与mid指向的值不相同时代表没有找到该数printf("%d在该序列中不存在！\n",num);break;}}}}

    5. 有序序列中插入一个数

    1）算法思想：通过折半查找的方法，查找要插入的数x。如果找到，将x插入到low的位置，如果没有找到将x插入到low指向的位置。

     2）示例程序：

#include <stdio.h>int insertLoc(int arry[],int num){int low,high,mid;low=1;high=10;mid=(low+high)/2;while(low<=high){if(num>arry[mid-1]){low=mid+1;mid=(low+high)/2;}else if(num < arry[mid-2]){high=mid-1;mid = (low+high)/2;}else{return mid;break;}}return low; //当low == high时，不管num与中间数的大小关系，low始终指向要插入的位置，即：小则}void main(){int arr[11];int i,j;int num,loc;int insertLoc(int arry[],int num);printf("请输入10个有序的数：\n");for(i=0;i<10;i++){scanf("%d,",&arr[i]);}printf("\n输入的10个数分别为：\n");for(i=0;i<10;i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n输入需要插入的数：");scanf("%d",&num);loc=insertLoc(arr,num);printf("插入的位置为：%d\n",loc);for(i=10;i>loc-2;i--){arr[i] = arr[i-1];}arr[loc-1]=num;printf("插入后的序列为：\n");for(i=0;i<11;i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n");}