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Summary

1)数组是相同数据类型变量有序集合

2)如果未给定数组元素大小,编译器会根据数组元素的个数自动推断数组的大小;数组中后面未被初始化的元素会被自动初始化为0。

3)数组的本质是一段连续的内存,用于存储数组元素;数组的大小可以通过sizeof获取,单位:字节;sizeof(arrName)。数组的元素个数:sizeof(arrName) / sizeof(arrName[0])

4)数组的类型由元素类型元素个数决定,表示为type [N]

5)多维数组的本质仍然是一维数组数组里的每一个元素是数组

6)字符串的本质是一个字符数组

7)C语言中对字符串或者字符数组的操作,一定要关注0元素('\0'结束符);如果使用字符数组来模拟字符串变量,一定记得在最后一个元素后加上结束符'\0'

8)字符串字面量的长度strLen:结束符'\0'之前的所有字符;字符串字面量占用的内存大小strSize包括'\0'的所有字符。即strSize = strLen + 1;

9)char *strcpy(char *dst, const char *src);注意strcpy的第二个参数必须是一个字符串

1、一维数组

1.1 数组的概念

数组是相同数据类型变量的有序集合

  • 数组作为整体需要一个合法的命名(数组名
  • 数组中的变量没有独立命名,只有在数组中的编号
  • 数组中的变量数量是固定不变的(数组大小固定

1.2 数组的定义

语法:type Name[size];

int arr[10];  // 定义名为arr的数组
              // 数组中一共有10个元素(变量)
              // 每个元素的类型为int

1.3 数组的访问

  • 通过数组名[下标]的方式访问数组
  • 数组是一个有序的集合,每个元素都有固定的下标
  • 数组元素下标固定从0开始(可以使用变量作为下标)
int arr1[3];

arr1[-1] = 0;  // error,数组下标从0开始

arr1[0] = 1;   // ok

arr1[3] = 4;   // error,数组中一共有3个元素,最后一个元素下标为2,下标3越界了 

注意

  • 只有整型数才能作为下标来访问数组元素
  • 下标越界是非常严重的错误
  • 下标越界造成的严重后果可能不会立刻体现出来

1.4 数组的初始化

语法:type Name[N] = {v0, v1, ..., vN-1};
意义:将数组中的元素分别初始化为v0, v1, ...

int main()
{
    int arr[5] = {2, 4, 6, 8, 10};  // 定义数组arr并初始化
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);
    }
    
    return 0;
}

数组初始化技巧

  • 自动确定数组大小
    type Name[] = {v0, v1, ....}; // 编译器会根据初始值的个数自动确认数组的大小
  • 将部分数组元素初始化为0
    / S<N,未指定初始值的元素默认为0
    type Name[N] = {v0, v1, ..., vS}; // 前面的元素给了初始值,后面没给的都是0
  • 将所有数组元素初始化为0
    type Name[N] = {0}; // 同上一点,第一个元素给了0,后面每给的都是0

1.5 数组的内存分布

数组再计算机底层是一片连续的内存,用于存储数组元素

type Name[n] = {v0, v1, ....};
数组的大小:sizeof(Name)
数组的元素个数:sizeof(Name) / sizeof(Name[0])

  • 数组名是一个右值,可以看做一个常量指针
  • 只能用整形常量对数组进行定义,因为要在编译期分配内存
  • 只能用整形值作为下标来访问数组元素

1.6 数组的类型

  • 数组类型由元素类型数组大小共同决定
  • 数组类型的具体表现形式为 type [N]
    int a[10] = {0};    // arrType: int [10]
    float b[5] = {0};   // arrType: float [5]
    int c[10];          // arrType: int [10]

    int i = 0;
    for(i=0; i<10; i++)
        c[i] = a[i];    // 相同类型数组的“赋值操作”

2、二维数组和多维数组

2.1 二维数组

数组中的元素可以是变量,也可以是其他数组元素(如数组、指针、函数等),当数组中的元素是另一个数组时,就构成了多维数组。
C语言中的二维数组定义:type Name[N1][N2];二维数组可以看做数学中的矩阵(N1行N2列的矩阵)。

注意:二维数组的本质仍然是一维数组,即:数组中的每一个元素是数组

    int a[3][4];    // 定义一个数组,里面有3个元素
                    // 每个元素的类型是 int [4]

    (a[1])[2] = 2;  // 对第1个数组中的第2个变量赋值

    a[2][3] = 2;    // 对第2个数组中的第3个变量赋值

    a[3][0] = 0;    // error, index out of bound

二维数组的初始化

    // 1 2 0
    // 4 5 0
    int a[2][3] = {{1, 2}, {4, 5}};

    // 1 2 3
    // 4 0 0
    int a[2][3] = {1, 2, 3, 4};

    // 0 0 0
    // 0 0 0
    int a[2][3] = {0};

    // 1 2 3
    // 4 5 6
    int a[][3] = {{1, 2 ,3}, {4, 5, 6}};

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

注意

  • 二维数组能且仅能让编译器自动确定第一维的大小
  • 第二维大小必须显示给定,即:数组元素的类型必须正确合法
    一个一维数组的类型为:type [size],一维数组的size编译器可以推断,但type必须确定。对于二维数组type [size1][size2],大小为size1,可以推断,但type必须明确,即type [size2]是必须明确的,所以第二维大小必须确定。
  • 第一维大小自动确定的方法:(初始值个数 除以 第二维大小)向上取整

      int a[][3] = {1, 2, 3, 4};
      int s1 = sizeof(a) / sizeof(a[0]);   // s1 = 2
      int i = 0;
      int j = 0;
    
      for(i=0; i<s1; i++)
      {
          for(j=0; j<3; j++)
          {
              printf("a[%d][%d] = %d\n", i, j, a[i][j]);
          }
      }

练习题:输出矩阵的转置

    int a[3][3] = {1, 2, 3, 4};
    int i = 0;
    int j = 0;

    int arr[3][3] = {0};
    // 转置
    for(i=0; i<3; i++)
    {
        for(j=0; j<3; j++)
        {
            if(i == j)
                arr[i][j] = a[i][j];  // 对角线上的值不变
            else
            {
                arr[j][i] = a[i][j];  // 其余位置变换
            }

        }
    }

2.2 多维数组

三维数组定义:一个数组,每个元素为一个二维数组

  • 语法:type name[n1][n2][n3];

四维数组定义:一个数组,每个元素为一个三维数组

  • 语法:type name[n1][n2][n3][n4];

后续以此类推。

3、字符串和字符数组

3.1 字符数组

字符数组是特殊的整数有序集合(字符的有序集合),字符数组里的每个元素都是char类型的变量,可视化的字符

  • 每个整数占用1字节(-128 - 127)
  • 可以用字符字面量对数组元素进行初始化和赋值
  • 常用来存储可阅读的文本信息
    char a[] = {97, 98, 99};          // 使用整数初始化字符数组
    char b[] = {'d', '.', 't', '.'};  // 使用字符字面量初始化字符数组
    int i = 0;

    for(i=0; i<sizeof(a); i++)
        printf("%c ", a[i]);    // a b c
    
    printf("\n");

    for(i=0; i<sizeof(b); i++)
        printf("%c ", b[i]);    // d . t .

3.2 字符串

字符串的定义:双引号括起来的有序字符集,如"hello"
C语言中:

  1. 没有专用的字符串类型
  2. 只能通过字符数组来模拟字符串变量
  3. 存在字符串字面量,但仅能作为常量使用

因此:

  • 字符串变量:使用字符数组来模拟
  • 字符串常量:双引号括起来的有序字符集

字符串中的0元素:

  • 整数0即字符串中的0元素
  • 0元素对应的字符为'\0'(转义字符),转义指的是使用反斜杠'\'转变原来的字符意义,'0'字符原来对应的十进制整数值为48,经过转义后,'\0'表示十进制整数0
  • '0'与'\0'不同,字符'0'是一个非0值,对应十进制整数48

    printf("%d\n", '0');   // 48
    printf("%d\n", '\0');  // 0

3.2.1 “字符串变量”:字符数组

  • C语言中通过字符数组来模拟字符串变量
  • 当字符数组中存在0元素时,可当做字符串来使用
  • 字符数组中的'\0'表示一个字符串的结束
  • 字符数组中的元素,不一定是字符串中的元素

    char ss[] = {'c', 'c', '\0', 'j'};  // ss表示的字符串为"cc",字符'j'在字符数组ss中,
                                        // 但并不是字符串中的内容
  • 字符数组可以用字符串常量进行初始化
  • 一个字符数组不一定是一个字符串(看是否包含0元素'\0');
  • 一个字符串一定是一个字符数组

      char dt[] = "abcd";
      char name[] = {"efg"};  // 加不加{}都是等价的
      int ds = sizeof(dt);    // 5
      int ns = sizeof(name);  // 4
    
      printf("dt = %s\n", dt);    // abcd
      printf("ds = %d\n", ds);    // 5
      printf("name = %s\n", name);    // efg
      printf("ns = %d\n", ns);        // 4

3.2.2 字符串操作

C语言中的“字符串变量”不存在运算操作!
但存在一个字符串“工具包”string.h,提供了一些字符串操作工具,这些工具的本质就是与字符串相关的运算操作。

  • strlen(s) -> 获取字符串的长度
  • strcpt(s1, s2) -> 将s2中的字符复制到s1,s1 = s2
  • strcat(s1, s2) -> 将s2追加到s1后面,s1 = s1 + s2
  • strcmp(s1, s2) -> 比较s1和s2是否相等,相等时为0

    #include <stdio.h>      // 声明工具包,要使用里面的输出工具
    #include <string.h>     // 声明工具包,要使用里面的字符串相关工具
    int main()
    {
      char s[10] = "abcd";
      int size = sizeof(s);
    
      int len  = strlen(s);
    
      printf("size = %d\n", size);    // 10
      printf("len = %d\n", len);      // 4
      
      char in[16] = {0};
      printf("Input a string: ");
      scanf("%s", in);    // 输入字符串的时候,scanf的参数不再需要取地址符&
      printf("%s\n", in);
    }

使用字符串工具进行字符串赋值时:

  • 必须保证赋值结果的字符数组足够大(防止越界)
  • 必须保证参与赋值的字符串必须合法(字符数组存在0元素)

3.2.3 字符串练习

  • Demo1:

      char r1[1] = {1};
      int i=0, e=0;
      for(i=0; i<strlen("abcd"); i++)
      {
          e = "abcd"[i];      // 字符串本质是一个字符数组:char anonymous[5] = "abcd";
                              // "abcd"[i]就相当于anonymous[i]
    
                              // 再到后续数组与指针的分析中:数组名代表了数组首元素的地址,
                              // "abcd"代表了这段内存空间的首地址,可以看做一个常量指针
                              // 然后进行指针运算,*(p+i)<==>p[i],就得到了数组里的每个值
    
          printf("%d ", e);  // 97 98 99 100
      }
    
      strcat(r1, "abcd");         // error,r1中没有0元素,不是个字符串。此时结果未定义
      printf("r1 = %s\n", r1);    // undefined
      char r2[10] = "";           // r2代表的字符串是""
      strcat(r2, "abcd");         // 将"abcd"追加到r1后面
      printf("r2 = %s\n", r2);    // abcd
  • Demo2:

    char r[2] = {'a', 'b', 0};   // too mant arguments 
                                 // 这样写在gcc编译器中可以编译的过,但是有warning的
    printf("sizeof(r) = %d\n", sizeof(r));  // 2
  • Demo3:

    // s的长度是?
    char s[10] = "\n\\\r";
    
    // 答:题目用一个字符串字面量去初始化一个字符数组,然后问“字符串变量”s的长度是多少,即
    printf("strlen(s) = %d\n", strlen(s));  // 3,\n是一个换行符;\\是一个反斜杠符'\';\r是一个回车符
    
    // 如果问的是s的大小,则应该是sizeof(s) = 10;
  • Demo4:

    // 下面的字符串赋值正确的是:
    char str1[] = {"string"};
    char str2[6] = {0};
    char str3[8];
    
    A. strcpy(str1, "Delphi");  // ok,字符串拷贝,也没有越界
    B. strcpy(str1, str3);  // error, undefined, str3不是个字符串(没有包含0元素)
    C. strcpt(str2, str1);  // error, undefined, 越界,str2只有6个字节大小,而str1需要7个字节大小
    D. strcpy(str3, str1);  // ok, 字符串赋值给字符数组
  • Demo5:

    // 写demo去掉字符串中的'\0'
      char s[] = {"abcd\0ef\0gh"};
      int len = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
      int i = 0;
      while(i < len)
      {
          if(s[i] == 0)
          {
              int j = 0;
              for(j=i+1; j<len; j++)
              {
                  s[j-1] = s[j];
              }
              len--;
          }
          else
          {
              i++;
          }
      }
      printf("%s\n", s);

本文总结自“狄泰软件学院”唐佐林老师《C语言入门课程》。
如有错漏之处,恳请指正。


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