C语言第09天学习笔记：数组（二维数组与字符数组）
内容提要
- 数组
- 二维数组
- 字符数组
二维数组
定义
二维数组本质上是一个行列式组合，由行和列两部分组成，属于多维数组，通过行和列解读（先行后列）。
二维数组可被视为一个特殊的一维数组，即当一个数组中的每一个元素是一维数组的时候，这个数组就是二维数组。
语法
数据类型 数组名[行容量][列容量];
- 行容量：外层数组的数组容量
- 列容量：内层数组的数组容量
说明
- 二维数组在初始化的时候，可以省略行数，系统会通过初始化后的数据自动推断行数。
- 二维数组和一维数组一样，也可以部分初始化，未初始化的元素使用0。
- 二维数组在初始化的时候，不能省略列数，否则编译报错。
举例
int arr[3][3] = {{11,12,13},{21,22,23},{31,32,33}}; // 正确
int arr[][3] = {{11,12,13},{21,22,23},{31,32,33}}; // 正确，可省略行容量，推荐
int arr[3][3] = {{11,12},{21,22,23},{31}}; // 正确，未初始化部分补0
int arr[3][3] = {{11,12,0},{21,22,23},{31,0,0}}; // 正确，支持部分初始化
int arr[3][3] = {0}; // 正确，所有位置使用0补齐，推荐
int arr[3][3] = {}; // 正确，所有位置使用0补齐
int arr[3][3] = {11}; // 正确，除了0行0列是11外，其他都用0补齐
int arr[][] = {{11,12,13},{21,22,23},{31,32,33}}; // 错误，不能省略列容量
int arr[3][] = {{11,12,13},{21,22,23},{31,32,33}}; // 错误，不能省略列容量
int arr[][3] = {11,12,13,21,22,23,31,32,33}; // 正确，{}中不一定嵌套
int arr[][3] = {11,12,13,21}; // 正确，{}中不一定嵌套
内存存储
在C语言中，二维数组在计算机的存储顺序是按行进行的，即第一维（行）下标变化慢，第二维（列）下标变化快。
例如：
注意：地址这里只是为了区分，实际的地址表示为十六进制。
应用场合
主要应用于对行列有要求的情况，例如：
double scores[35] = {..};：一维数组初始化，存放1个班所有学生的成绩double scores[5][40] = {{..}..}：二维数组初始化，存放5个班的学生成绩，每个班最多40人double scores[6][10][40] = {{{..}..}..}：三维数组初始化，存放6个校区、每校区最多10个班，每班最多40人
特殊写法
下标可以是整型表达式，如
a[2-1][2*2-1]等价于a[1][3]下标可以是已经有值的变量或者数组元素，如
a[2*x-1][b[3][1]]，[]中最终需要的是一个大于0的整数数组元素可以出现在表达式中，如
b[1][2] = a[2][3]/2演示：
数组：arr 列-0 列-1 列-2 举例 说明 行-0 11 12 13 arr[0][1]数组arr的0行1列对应的元素 行-1 21 22 23 arr[1][2]数组arr的1行2列对应的元素
注意：使用数组元素的下标应在已定义数组的大小范围内；应注意区别定义数组大小和引用数组元素的区别。
初始化
- 分行给二维数组赋初值
int arr[3][4] = {{11,12,13,14},{21,22,23,24},{31,32,33,34}}; - 可将所有数据写在一个
{}内，按照排列顺序赋值int arr[3][4] = {11,12,13,14,21,22,23,24,31,32,33,34}; - 可对部分元素赋初值，其余未初始化部分自动填充0
int arr[3][4] = {{11},{21,22},{31,32,33}}; - 若对全部元素赋初值，自定义数组时可以省略第一维数组容量（行容量），第二维数组容量（列容量）必须指明
int arr[][4] = {{11,12,13,14},{21,22,23,24},{31,32,33,34}}; int arr[][4] = {11,12,13,14,21,22,23,24,31,32,33,34}; - 在分行赋初值时，也可以省略第1维的长度（行容量）
int arr[][4] = {{11,12,13},{0},{0,10}};
案例
案例1：二维数组的遍历
分析：
- 二维数组本质上属于行列式，遍历的时候需要借助于嵌套的for循环，外层for负责行的遍历，内层for负责列的遍历。
- 行和列的大小计算：
// 计算行的大小
int row_length = sizeof(数组名) / sizeof(数组名[行下标0]);
// 计算列的大小（每一行的列数是相同）
int col_length = sizeof(数组名[行下标0]) / sizeof(数组名[行下标0][列下标0]);```
代码：
```c
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
// 创建一个二维数组
int arr[][3] = {{11},{21,22},{31,32,33}};
// 获取行和列的大小
int row_len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 外层数组大小
int col_len = sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]);// 内层数组大小
// 遍历数组
// 外层循环:遍历行
for (int i = 0; i < row_len; i++)
{
// 内层循环:遍历列
for (int j = 0; j < col_len; j++)
{
// 输出元素
printf("%-4d", arr[i][j]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
运行结果：
11 0 0
21 22 0
31 32 33
案例2：矩阵的转置
分析：所谓的转置，就是原本的列变行，行变列。
例如，2行3列矩阵转置为3行2列矩阵：
| 11 | 12 | 13 |
|---|---|---|
| 21 | 22 | 23 |
转置后：
| 11 | 21 |
|---|---|
| 12 | 22 |
| 13 | 23 |
代码：
#include <stdio.h>
#define ROW 2
#define COL 3
int main(int argc,char *argv[])
{
// 定义循环变量
int i,j;
// 准备2个数组,用来存放转置前后的数列
int arr_before[ROW][COL] = {11,12,13,21,22,23};
int arr_after[COL][ROW] = {0};
// 计算数组的大小
int arr_before_row = sizeof(arr_before) / sizeof(arr_before[0]);
int arr_before_col = sizeof(arr_before[0]) / sizeof(arr_before[0][0]);
int arr_after_row = sizeof(arr_after) / sizeof(arr_after[0]);
int arr_after_col = sizeof(arr_after[0]) / sizeof(arr_after[0][0]);
// 循环遍历二维数组
printf("\n转置前:\n");
for (i = 0; i < arr_before_row; i++)
{
for (j = 0; j < arr_before_col; j++)
{
// 打印转置前的数据
printf("%-4d",arr_before[i][j]);
// 转置:行变列,列变行
arr_after[j][i] = arr_before[i][j];
}
printf("\n");
}
printf("\n");
printf("转置后:\n");
for (i = 0; i < arr_after_row; i++)
{
for (j = 0; j < arr_after_col; j++)
{
printf("%-4d",arr_after[i][j]);
}
printf("\n");
}
printf("\n");
return 0;
}
字符数组
概念
元素类型为char（字符型）的数组叫做字符数组，往往用来存储字符串数据。C语言中的字符是字节字符（1字符=1字节，1char=8bit）。
硬件中存放数据以bit（位）为单位，系统对于内存的操作以char（字节）为单位，系统为内存以1个字节为单位进行编号。
实验：
char a = 'A'; // 正确
char b = '1'; // 正确，ASCII码：49
char c = 1; // 正确，ASCII码：1
char d = '\n'; // 正确，只要其对应的ASCII码的范围在0~127之间，都属于字符
char e = "A"; // 错误，双引号括起来的内容叫做字符串常量
char f = '冯'; // 错误，中文字符不在0~127这个范围内
语法
- 一维数组：
char 数组名[数组容量]; - 二维数组：
char 数组名[行容量][列容量];
字符数组的语法与之前所学的一维数组和二维数组的语法类似，只不过数据类型是char。
注意：如果char数组初始化的时候，没有完全初始化值，未初始化部分使用\0（\0对应的ASCII值是0）进行填充，\0无法通过printf等打印输出到控制台。
例如：
char c[8] = {'h','e','l','l','o'}; // 等价于 char c[8] = {'h','e','l','l','o','\0','\0','\0'};
案例
案例1：输出一个字符序列（I LOVE YOU）
代码：
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
// 创建一个数组,用来存储I LOVE YOU，空格' '也是字符，对应的ASCII为32
char arr[] = {'I',' ','L','O','V','E',32,'Y','O','U'};
// 计算数组的大小
int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
// 遍历数组
for (int i = 0; i < len; i ++)
printf("%c",arr[i]);
printf("\n");
return 0;
}
案例2：输出一个用字符*组成的空菱形图案
代码：
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
// 创建一个二维数组,存放菱形
char arr[5][5] = {
{' ', ' ', '*', ' ', ' '},
{' ', '*', ' ', '*', ' '},
{'*', ' ', ' ', ' ', '*'},
{' ', '*', ' ', '*', ' '},
{' ', ' ', '*', ' ', ' '}
};
// 计算行和列的大小
int row_len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int col_len = sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]);
// 遍历数组
for (int i = 0; i < row_len; i++)
{
for (int j = 0; j < col_len; j++)
printf("%c",arr[i][j]);
printf("\n");
}
printf("\n");
return 0;
}
注意
- 如果定义时，不初始化，元素值不确定（局部作用域）
char arr1[2]; // 此时，这个数组中元素的值是随机值 char arr2[3] = {'a','b','c'}; // 完全初始化 char arr3[3] = {}; // 此时所有的元素使用 \0 填充 char arr4[3] = {0}; // 此时所有的元素使用 \0 填充 - 如果提供的字符个数大于数组长度，则按照语法错误处理（会报警告，但是能编译通过）；如果字符个数小于数组长度，后面的元素自动补
\0char arr1[2] = {'h','e','e'}; // 编译通过，但是会报警告（warning），不建议写，实际存放的是he char arr2[3] = {'a'}; // 正确写法，部分初始化，未初始化部分补 \0 - 如果提供的字符个数与数组长度相同，可以省略数组长度，系统会自动确定元素的个数，适合字符较多时
char arr1[] = {'b','u'}; // 正确，根据初始化元素，由系统自动计算元素个数
字符串结束标志
- C语言规定，字符串常量以字符
\0作为结束标志。 - 编译系统对字符串常量自动加一个
\0作为结束标志，例如char *name = "tom"，实际存储为{'t','o','m','\0'}。 - 程序中往往通过判断
\0来检测字符串是否结束，例如while(arr[i] != '\0') {..}。 \0的ASCII码是0，不是一个可显示可输出的字符，是“空操作符”，仅仅用作一个工程判别的标志或者在数组中占位。
例如：
char a[] = {'h','i'}; // 输出：hi
char a[] = {'h','i','\0'}; // 输出：hi
char c[] = "hello"; // 输出：hello，实际存储：hello\0，将字符串常量赋值给字符数组
字符数组的多样表示
char数组可以以数组的形式一个一个输出每个字符，也可以以字符串的形式整体输出。
演示：
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
// 字符串的第1种表示:
char s1[] = {'h','e','l','l','o','w','o','r','l','d','\0'};// 字符个数：12
// 字符串的第2种表示:
char s2[] = {"hello world"};// ""包裹的内容是字符串常量，字符串常量默认末尾有一个\0，字符个数：12
// 字符串的第3种表示:
char s3[] = "hello world"; // 字符个数：12
// 字符串的第1种输出:
// 计算字符串所占字节数
printf("s1=%lu,s2=%lu,s3=%lu\n", sizeof(s1), sizeof(s2), sizeof(s3)); // s1=12,s2=12,s3=12
// 计算数组大小
int len = sizeof(s3) / sizeof(s3[0]);
// 遍历
for (int i = 0; i < len; i++)
{
// 过滤\0
if (s1[i] == 0 || s2[i] == '\0' || s3[i] == 0)
continue;
printf("%c,%c,%c\n", s1[i], s2[i], s3[i]);
}
printf("\n");
// 字符串的第2种输出:
printf("%s,%s,%s\n",s1,s2,s3);
printf("\n");
return 0;
}
注意
- 字符串的长度与字符数组的长度不一定相同。
char name[] = "hello"; // 数组长度：6，字符串长度：5 - 利用字符串常量可以对字符数组进行初始化，但不能用字符串常量对字符数组赋值。
// 正确演示：利用字符串常量给字符数组初始化 char arr1[] = "hello"; // 错误演示：利用字符串常量给字符数组赋值 char arr2[6]; arr2 = "hello"; // 错误，数组名是常量，不能被赋值
一维数组练习题
- 键盘录入一组数列，利用冒泡排序将数据由大到小排序
- 从键盘输入年、月、日，计算并输出该日是该年第几天
- 键盘录入一组数列，求最大数、最小数、均值
- 从键盘录入一组数列，判断是否是回文，举例：12321，abba，121
- 用数组存储10个整型数，通过键盘输入一个数，找出该数在数组中的下标值
- 通过键盘输入 10 个学员成绩：
1）输出不及格学员的成绩和下标。
2）求最高分的下标值
3）求最低成绩的下标值
4）求总成绩及平均成绩
二维数组练习题
- 一个二维数组赋了初值，用户输入一个数，在该二维数组中查找。找到则返回行列位置，没找到则提示。
- 二维整型数组，求所有元素平均值，求每行最大值，求每列最小值。
- 在行列相等数组计算主对角线元素的和
- 计算一个矩阵下三角元素的和
- 电影院为了答谢影迷的支持，在某一排的某一列座位上放置了一个大礼包，放置礼物的位置具有这样的规则(行和列的平方和为开店日期 512(5月12日）); 请设计程序找出大礼包的位置，(假定电影院有20排，每排25个座位)
字符数组练习题
- 编写一个程序，读取用户输入的字符串，并将其反转输出。
- 编写一个程序，判断用户输入的字符串是否为回文（即正反读都一样的字符串）。
思考题【选做】
- 求出一个矩阵的鞍点。鞍点的含义为行上最大同时列上也最大。
注：：后续笔记将围绕C语言知识展开，建议每日实操时长不少于3小时