C语言第 9 天学习笔记：数组（二维数组与字符数组）

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0int 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

1. 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}};

2. 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};

3. 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}};

4. 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};

5. 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 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 0 021 22 031 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：

转置后：

代码：

#include #define ROW 2#define COL 3int 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：49char c = 1; // 正确，ASCII码：1char 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 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 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\\0

  char 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hechar 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：hichar a[] = {\'h\',\'i\',\'\\0\'}; // 输出：hichar 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 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

1. 键盘录入一组数列，利用冒泡排序将数据由大到小排序
2. 从键盘输入年、月、日，计算并输出该日是该年第几天
3. 键盘录入一组数列，求最大数、最小数、均值
4. 从键盘录入一组数列，判断是否是回文，举例：12321，abba，121
5. 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
6. 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

1. 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。
2. 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。
3. 在行列相等数组计算主对角线元素的和
4. 计算一个矩阵下三角元素的和
5. 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

1. 编写一个程序，读取用户输入的字符串，并将其反转输出。
2. 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】

1. 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