什么是数组
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2023-03-14
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:
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
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:
接下来我们就把第一行的4个整数放入数组:
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:
更改上面的代码,让用户输入 10 个数字并放入数组中:
最后我们来总结一下数组的定义方式:
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
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」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。
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
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:
我们可以通过下面的形式将数组的所有元素初始化为 0:
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:
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:
最后,我们借助数组来输出一个 4×4 的矩阵:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int a1=20, a2=345, a3=700, a4=22; int b1=56720, b2=9999, b3=20098, b4=2; int c1=233, c2=205, c3=1, c4=6666; int d1=34, d2=0, d3=23, d4=23006783; printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a1, a2, a3, a4); printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b1, b2, b3, b4); printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c1, c2, c3, c4); printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d1, d2, d3, d4); system("pause"); return 0; }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:
#include <stdio.h> int main(){ int nums[10]; int i; //将1~10放入数组中 for(i=0; i<10; i++){ nums[i] = (i+1); } //依次输出数组元素 for(i=0; i<10; i++){ printf("%d ", nums[i]); } return 0; }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:
#include <stdio.h> int main(){ int nums[10]; int i; //从控制台读取用户输入 for(i=0; i<10; i++){ scanf("%d", &nums[i]); //注意取地址符 &,不要遗忘哦 } //依次输出数组元素 for(i=0; i<10; i++){ printf("%d ", nums[i]); } return 0; }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:
float m[12]; //定义一个长度为 12 的浮点型数组 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:
#include <stdio.h> int main() { int a[4] = {20, 345, 700, 22}; int b[4] = {56720, 9999, 20098, 2}; int c[4] = {233, 205, 1, 6666}; int d[4] = {34, 0, 23, 23006783}; printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", a[0], a[1], a[2], a[3]); printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", b[0], b[1], b[2], b[3]); printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", c[0], c[1], c[2], c[3]); printf("%-9d %-9d %-9d %-9d\n", d[0], d[1], d[2], d[3]); return 0; }