数组（1）
前言
本文主要介绍数组相关的内容,主要内容包括：
- 一维数组的创建和初始化
- 一维数组的使用
- 一维数组在内存中的存储
- 二维数组的创建和初始化
- 二维数组的使用
- 二维数组在内存中的存储
- 数组越界
- 数组作为函数参数
1、一维数组的创建和初始化
1.1 一维数组的创建
数组是一组相同类型元素的集合，数组的创建方式：
//type_t 是指数组的元素类型
//const_n 是一个常量表达式，用来指定数组的大小
type_t arr_name [const_n];
//代码1
int arr1[10];
//代码2
int count = 10;
int arr2[count];//数组不要放变量
//代码3
char arr3[10];
float arr4[1];
double arr5[20];
注：数组创建，在C99标准之前， [ ] 中要给一个常量才可以，不能使用变量。在C99标准支持了变长数组的概念。
1.2 一维数组的初始化
数组的初始化是指，在创建数组的同时给数组的内容一些合理初始值（初始化）
int arr[10] = {
0};
int arr1[10] = {
1,2,3};
int arr2[] = {
1,2,3,4};
int arr3[5] = {
1，2，3，4，5}；
char arr4[3] = {
'a',98, 'c'};//字符串也是通过数组定义的
char arr5[] = {
'a','b','c'};//字符串也是通过数组定义的
char arr6[] = "abcdef";//字符串也是通过数组定义的
数组在创建的时候如果想不指定数组的确定的大小就得初始化。数组的元素个数根据初始化的内容来确定。
仔细对比下面5个数组：
char arr1[] = "abc";
char arr2[3] = {
'a','b','c' };
char arr3[] = {
'a','b','c' };
char arr4[4] = {
'a','b','c' };
char arr5[] = {
'a','b','c','\0' };
printf("%s\n", arr1);
printf("%s\n", arr2);
printf("%s\n", arr3);
printf("%s\n", arr4);
printf("%s\n", arr5);
printf("\n");
printf("%d\n", sizeof(arr1));
printf("%d\n", sizeof(arr2));
printf("%d\n", sizeof(arr3));
printf("%d\n", sizeof(arr4));
printf("%d\n", sizeof(arr5));
对比下面两图可知，字符串以字符 ‘\0’ 为结尾：
- arr1 用双引号存储字符串时，末尾有隐藏的 ‘\0’ ，字符串长度为4
- arr4 规定了字符串的长度，末尾也有隐藏的 ‘\0’ ，字符串长度为4
- arr5 规直接末尾添加了 ‘\0’ ，字符串长度为4
- arr3 和 arr4都是只有三个字符，字符串长度为3，但是末尾没有 ‘\0’ ，字符串没有结束，打印出来后面是乱码的
下面两图的结果能清楚的表示，上面5中定义的区别，因此，推荐使用数组arr1的方式定义字符串。
1.3 一维数组的使用
对于数组的使用我们之前介绍了一个操作符： [ ] ，下标引用操作符。它其实就数组访问的操作符。
int main()
{
int arr[10] = {
0};//数组的不完全初始化
//计算数组的元素个数= 整个数组的大小/数组首元素的大小
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
//对数组内容赋值,数组是使用下标来访问的，下标从0开始。所以：
int i = 0;//做下标
//for(i=0; i<sz; i++)//这样也行
for(i=0; i<10; i++)
{
arr[i] = i;//给数组元素初始化
}
//输出数组的内容
for(i=0; i<10; ++i)
{
printf("%d ", arr[i]);//打印数组
}
return 0;
}
数组是使用下标来访问的，下标是从0开始。 数组的大小可以通过计算得到的。
1.4 一维数组在内存中的存储
接下来探讨数组在内存中的存储
int main()
{
int arr[10] = {
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
//打印数组中的每个元素的地址
int i = 0;
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
for (int i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("\n");
int* p = &arr[0];//元素首地址
for (int i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", *(p++));//地址加1
}
return 0;
}
两种打印数组的方式都可以，结果相同：
int main()
{
int arr[10] = {
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
//打印数组中的每个元素的地址
int i = 0;
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int* p = &arr[0];//元素首地址
for (int i = 0; i < sz; i++)
{
//打印地址
printf("&arr[%d]=%p <==> %p\n", i, &arr[i], p++);
}
return 0;
}
输出结果见下图，随着数组下标的增长，元素的地址，也在有规律的递增。整形数组每个元素占4个字节，共10个元素，总共40个字节。所以相邻元素的地址依次递增4个字节。
由此可以得出结论：数组在内存中是连续存放的。
2、二维数组的创建和初始化
2.1 二维数组的创建
//数组创建
int arr[3][4];
char arr[3][5];
double arr[2][4];
2.2 二维数组的初始化
//数组初始化
int arr[3][4] = {
1,2,3,4};
int arr[3][4] = {
{
1,2},{
4,5}};
int arr[][4] = {
{
2,3},{
4,5}};//二维数组如果有初始化，行可以省略，列不能省略
int arr1[][5] = {
1,2,3,4,5,6 };//不完全初始化
int arr2[][5] = {
{
1,2},{
3,4},{
5,6} };
char ch[5][7];
int arr[4][5] = {
0 };
2.3 二维数组的使用
二维数组的使用也是通过下标的方式
int main()
{
int arr2[][5] = {
{
1,2},{
3,4},{
5,6} };
for (int i = 0; i < sizeof(arr2) / sizeof(arr2[0]); i++)//打印二维数组
{
//int j = 0;
for (int j = 0; j < sizeof(arr2[0]) / sizeof(arr2[0][0]); j++)
{
printf("%d ", arr2[i][j]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
2.4 二维数组在内存中的存储
像一维数组一样，打印二维数组的每个元素
int main()
{
int arr[3][5] = {
{
1,2},{
3,4},{
5,6} };
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
int j = 0;
for ( j = 0; j < 5; j++)
{
printf("&arr[%d]{%d]=%p\n", i, j, &arr[i][j]);//地址是连续的
}
}
return 0;
}
二维数组的地址在内存中也是连续的，相邻元素依次相差4个字节，&arr[0][3]与&arr[1][0]是相连的。
3、数组越界
- 数组的下标是有范围限制的
- 数组的下规定是从0开始的，如果数组有n个元素，最后一个元素的下标就是n-1。所以数组的下标如果小于0，或者大于n-1，就是数组越界访问了，超出了数组合法空间的访问
- C语言本身是不做数组下标的越界检查，编译器也不一定报错，但是编译器不报错，并不意味着程序就是正确的，所以程序员写代码时，最好自己做越界的检查
- 二维数组的行和列也可能存在越界。
int main()
{
int arr[10] = {
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int i = 0;
for(i=0; i<=10; i++)
{
printf("%d\n", arr[i]);//当i等于10的时候，越界访问了
}
return 0;
}
4、数组作为函数参数
往往我们在写代码的时候，会将数组作为参数传个函数，比如：要实现一个冒泡排序函数，将一个整形数组排序
4.1 冒泡排序函数的错误设计
//方法1：
void bubble_sort(int arr[])//接受数组
{
//计算数组的长度
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
int i = 0;
for(i=0; i<sz-1; i++)
{
int j = 0;
for(j=0; j<sz-i-1; j++)
{
if(arr[j] > arr[j+1])
{
//前者比后者大，则两者交换
int tmp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = tmp;
}
}
}
}
int main()
{
int arr[] = {
3,1,7,5,8,9,0,2,4,6};
bubble_sort(arr);//将数组作为参数传递
for(i=0; i<sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}
结果见下图，没有达到预期的排序效果。
按下F10进入调试界面，按F11进行单步调试，会发现主函数中的数组是10个元素，这是自己定义的，没有问题。
但是将数组当作参数传递给函数bubble_sort会发现，函数接受的数组只包含首元素3。
因此计算数组长度sizeof(arr)时，结果长度是4，不再是原来主函数里的40了。
调试之后可以看到 bubble_sort 函数内部的 sz ，是1。
所以数组作为函数参数的时候，不是把整个数组的传递过去。
这种情况之前在【C语言基础3——函数（1）】中 4.3.3 二分查找中就具体分析过。
4.2 数组名是什么？
int main()
{
int arr[10] = {
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
printf("%p\n", arr);//首元素的地址
printf("%p\n", arr+1);//+1指向第二个元素
printf("%p\n", &arr[0]);//首元素的地址
printf("%p\n", &arr[0]+1);+1//指向第二个元素
printf("%p\n", &arr);//整个数组的地址
printf("%p\n", &arr+1);
return 0;
}
运行结果见下图：
- 数组名就是首元素的地址，用指针接收
- 对数组名求地址，是整个数组的地址
- &arr的地址和 &arr+1 的地址相差28，这是16进制，转化为2进制就是 40了，这正是数组的长度，包含10个元素
4.3 对数组名的用法进行总结
- sizeof(数组名)，计算整个数组的大小，sizeof内部单独放一个数组名，数组名表示整个数
组。 - &数组名，取出的是数组的地址。&数组名，数组名表示整个数组。
- 除此1,2两种情况之外，所有的数组名都表示数组首元素的地址。
4.4 冒泡排序函数的正确设计
上述代码当数组传参的时候，实际上只是把数组的首元素的地址传递过去了。
所以即使在函数参数部分写成数组的形式： int arr[] 表示的依然是一个指针： int *arr 。因为地址可以用指针就收。
那么，函数内部的 sizeof(arr) 结果是4。数组长度应该放在主函数中进行计算。
下面对4.2 进行改进，有时候数组元素本身就是按一定顺序排好的，只需第一轮判断即可：
void bubble_sort(int* arr, int sz)
{
//排序坐外面的大循环次数
int i = 0;
for ( i = 0; i < sz-1; i++)
{
int flag = 1;//状态机标志位，代表数组本身元素就是从小到大排序的
int j = 0;
for ( j = 0; j < sz-1-i; j++)
{
if (arr[j]>arr[j+1])
{
flag = 0;//只要有一个地方需要排序，就置零
int tmp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = tmp;
}
}
if (1==flag)
{
//第一轮排序结果都是1，说明没有地方需要排序
break;//直接跳出后面的循环，不需要再排序了
}
}
}
int main()
{
//int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int arr[] = {
3,1,2,4,5,6,8,9,7,10 };
//写一个冒泡排序的函数，
//arr表示首元素的地址， &arr[0],也是首元素的地址
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
bubble_sort(arr, sz);
int i = 0;
for ( i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}
总结
本文是对数组相关知识点的学习，下一篇将通过完成三子棋游戏巩固前面所学的知识点。