C 语言支持数组数据结构,它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据,但它往往被认为是一系列相同类型的变量。
数组的声明并不是声明一个个单独的变量,比如 runoob0、runoob1、...、runoob99,而是声明一个数组变量,比如 runoob,然后使用 runoob[0]、runoob[1]、...、runoob[99] 来代表一个个单独的变量。
所有的数组都是由连续的内存位置组成。最低的地址对应第一个元素,最高的地址对应最后一个元素。
数组中的特定元素可以通过索引访问,第一个索引值为 0。
C 语言允许使用指针来处理数组,这使得对数组的操作更加灵活和高效。
声明数组
在 C 中要声明一个数组,需要指定元素的类型和元素的数量,如下所示:
type arrayName [ arraySize ];
这叫做一维数组。arraySize 必须是一个大于零的整数常量,type 可以是任意有效的 C 数据类型。例如,要声明一个类型为 double 的包含 10 个元素的数组 balance,声明语句如下:
double balance[10];
现在 balance 是一个可用的数组,可以容纳 10 个类型为 double 的数字。
初始化数组
在 C 中,您可以逐个初始化数组,也可以使用一个初始化语句,如下所示:
double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
大括号 { } 之间的值的数目不能大于我们在数组声明时在方括号 [ ] 中指定的元素数目。
如果你省略掉了数组的大小,数组的大小则为初始化时元素的个数。因此,如果:
double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
你将创建一个数组,它与前一个实例中所创建的数组是完全相同的。下面是一个为数组中某个元素赋值的实例:
balance[4] = 50.0;
上述的语句把数组中第五个元素的值赋为 50.0。所有的数组都是以 0 作为它们第一个元素的索引,也被称为基索引,数组的最后一个索引是数组的总大小减去 1。以下是上面所讨论的数组的的图形表示:
下图是一个长度为 10 的数组,第一个元素的索引值为 0,第九个元素 runoob 的索引值为 8:
访问数组元素
数组元素可以通过数组名称加索引进行访问。元素的索引是放在方括号内,跟在数组名称的后边。例如:
double salary = balance[9];
上面的语句将把数组中第 10 个元素的值赋给 salary 变量。下面的实例使用了上述的三个概念,即,声明数组、数组赋值、访问数组:
实例
#include <stdio.h>int main ()
{int n[ 10 ]; /* n 是一个包含 10 个整数的数组 */int i,j;/* 初始化数组元素 */ for ( i = 0; i < 10; i++ ){n[ i ] = i + 100; /* 设置元素 i 为 i + 100 */}/* 输出数组中每个元素的值 */for (j = 0; j < 10; j++ ){printf("Element[%d] = %d\n", j, n[j] );}return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
Element[0] = 100
Element[1] = 101
Element[2] = 102
Element[3] = 103
Element[4] = 104
Element[5] = 105
Element[6] = 106
Element[7] = 107
Element[8] = 108
Element[9] = 109
获取数组长度
数组长度可以使用 sizeof 运算符来获取数组的长度,用数组的大小除以一个数组元素的大小,这样就可以得到该数组的长度了,因为数组中的每一个元素大小都是一致的。例如:
int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
实例
#include <stdio.h>int main()
{int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);printf("数组长度为: %d\n", length);return 0;
}
使用宏定义改写上述程序:
#include <stdio.h>#define LENGTH(array) (sizeof(array) / sizeof(array[0]))int main()
{int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};int length = LENGTH(array);printf("数组长度为: %d\n", length);return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
数组长度为: 5
数组名
在 C 语言中,数组名表示数组的地址,即数组首元素的地址。当我们在声明和定义一个数组时,该数组名就代表着该数组的地址。
例如,在以下代码中:
int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
在这里,myArray 是数组名,它表示整数类型的数组,包含 5 个元素。myArray 也代表着数组的地址,即第一个元素的地址。
数组名本身是一个常量指针,意味着它的值是不能被改变的,一旦确定,就不能再指向其他地方。
我们可以使用&运算符来获取数组的地址,如下所示:
int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *ptr = &myArray[0]; // 或者直接写作 int *ptr = myArray;
在上面的例子中,ptr 指针变量被初始化为 myArray 的地址,即数组的第一个元素的地址。
需要注意的是,虽然数组名表示数组的地址,但在大多数情况下,数组名会自动转换为指向数组首元素的指针。这意味着我们可以直接将数组名用于指针运算,例如在函数传递参数或遍历数组时:
实例
#include <stdio.h>void printArray(int arr[], int size)
{int i;for (i = 0; i < size; i++){printf("%d\n", arr[i]); // 数组名arr被当作指针使用}
}int main()
{int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};printArray(myArray, 5); // 将数组名传递给函数return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
10
20
30
40
50
在上述代码中,printArray 函数接受一个整数数组和数组大小作为参数,将 myArray 数组名传递给函数,函数内部可以像使用指针一样使用 arr 数组名。
C语言数组详解
在 C 中,数组是非常重要的,下面列出了 C 程序员必须清楚的一些与数组相关的重要概念:
概念 | 描述 |
---|---|
多维数组 | C 支持多维数组。多维数组最简单的形式是二维数组。 |
传递数组给函数 | 您可以通过指定不带索引的数组名称来给函数传递一个指向数组的指针。 |
从函数返回数组 | C 允许从函数返回数组。 |
指向数组的指针 | 您可以通过指定不带索引的数组名称来生成一个指向数组中第一个元素的指针。 |
静态数组与动态数组 | 态数组在编译时分配内存,大小固定,而动态数组在运行时手动分配内存,大小可变。 |
多维数组
C 语言支持多维数组。多维数组声明的一般形式如下:
type name[size1][size2]...[sizeN];
例如,下面的声明创建了一个三维 5 . 10 . 4 整型数组:
int threedim[5][10][4];
二维数组
多维数组最简单的形式是二维数组。一个二维数组,在本质上,是一个一维数组的列表。声明一个 x 行 y 列的二维整型数组,形式如下:
type arrayName [ x ][ y ];
其中,type 可以是任意有效的 C 数据类型,arrayName 是一个有效的 C 标识符。一个二维数组可以被认为是一个带有 x 行和 y 列的表格。下面是一个二维数组,包含 3 行和 4 列:
int x[3][4];
因此,数组中的每个元素是使用形式为 a[ i ][ j ] 的元素名称来标识的,其中 a 是数组名称,i 和 j 是唯一标识 a 中每个元素的下标。
初始化二维数组
多维数组可以通过在括号内为每行指定值来进行初始化。下面是一个带有 3 行 4 列的数组。
int a[3][4] ={{0, 1, 2, 3} , //初始化索引号为 0 的行{4, 5, 6, 7} , //初始化索引号为 1 的行{8, 9, 10, 11} //初始化索引号为 2 的行};
内部嵌套的括号是可选的,下面的初始化与上面是等同的:
int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
访问二维数组元素
二维数组中的元素是通过使用下标(即数组的行索引和列索引)来访问的。例如:
int val = a[2][3];
上面的语句将获取数组中第 3 行第 4 列的元素,你可以通过上面的示意图来进行验证,下面的程序将使用嵌套循环来处理二维数组:
#include <stdio.h>int main ()
{/* 一个带有 5 行 2 列的数组 */int a[5][2] = { {0,1}, {1,2}, {2,3}, {3,4},{4,5}};int i, j;/* 输出数组中每个元素的值 */for ( i = 0; i < 5; i++ ){for ( j = 0; j < 2; j++ ){printf("a[%d][%d] = %d\n", i,j, a[i][j] );}}return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
a[0][0] = 0
a[0][1] = 1
a[1][0] = 1
a[1][1] = 2
a[2][0] = 2
a[2][1] = 3
a[3][0] = 3
a[3][1] = 4
a[4][0] = 4
a[4][1] = 5
传递数组给函数
如果你想要在函数中传递一个一维数组作为参数,你必须以下面三种方式来声明函数形式参数,这三种声明方式的结果是一样的,因为每种方式都会告诉编译器将要接收一个整型指针。同样地,你也可以传递一个多维数组作为形式参数。
方式 1
形式参数是一个指针:
void myFunction(int *param)
{
.
.
.
}
方式 2
形式参数是一个已定义大小的数组:
void myFunction(int param[10])
{
.
.
.
}
方式 3
形式参数是一个未定义大小的数组:
void myFunction(int param[])
{
.
.
.
}
实例
下面这个函数,它把数组作为参数,同时还传递了另一个参数,根据所传的参数,会返回数组中元素的平均值:
double getAverage(int arr[], int size)
{int i;double avg;double sum;for (i = 0; i < size; ++i){sum += arr[i];}avg = sum / size;return avg;
}
现在,调用上面的函数,如下所示:
实例
#include <stdio.h>/* 函数声明 */
double getAverage(int arr[], int size);int main ()
{/* 带有 5 个元素的整型数组 */int balance[5] = {100, 92, 83, 87, 90};double avg;/* 传递一个指向数组的指针作为参数 */avg = getAverage( balance, 5 ) ;/* 输出返回值 */printf( "平均值是:%f\n", avg );return 0;
}double getAverage(int arr[], int size)
{int i;double avg;double sum=0;for (i = 0; i < size; ++i){sum += arr[i];}avg = sum / size;return avg;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
平均值是:90.400000
注意:就函数而言,数组的长度是无关紧要的,因为 C 语言不会对形式参数执行边界检查。
从函数返回数组
C 语言不允许返回一个完整的数组作为函数的参数。但是,可以通过指定不带索引的数组名来返回一个指向数组的指针。
如果想要从函数返回一个一维数组,必须声明一个返回指针的函数,如下:
int * myFunction()
{
.
.
.
}
另外,C 语言不支持在函数外返回局部变量的地址,除非定义局部变量为 static 变量。
下面的函数,它会生成 10 个随机数,并使用数组来返回它们,具体如下:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>/* 要生成和返回随机数的函数 */
int * getRandom( )
{static int r[10];int i;/* 设置种子 */srand( (unsigned)time( NULL ) );for ( i = 0; i < 10; ++i){r[i] = rand();printf( "r[%d] = %d\n", i, r[i]);}return r;
}/* 要调用上面定义函数的主函数 */
int main ()
{/* 一个指向整数的指针 */int *p;int i;p = getRandom();for ( i = 0; i < 10; i++ ){printf( "*(p + %d) : %d\n", i, *(p + i));}return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
r[0] = 313959809
r[1] = 1759055877
r[2] = 1113101911
r[3] = 2133832223
r[4] = 2073354073
r[5] = 167288147
r[6] = 1827471542
r[7] = 834791014
r[8] = 1901409888
r[9] = 1990469526
*(p + 0) : 313959809
*(p + 1) : 1759055877
*(p + 2) : 1113101911
*(p + 3) : 2133832223
*(p + 4) : 2073354073
*(p + 5) : 167288147
*(p + 6) : 1827471542
*(p + 7) : 834791014
*(p + 8) : 1901409888
*(p + 9) : 1990469526
注意:上述程序中生成的 10 个数字是随机的,因此每一次运行都会得到不同的结果。
指向数组的指针
组名本身是一个常量指针,意味着它的值是不能被改变的,一旦确定,就不能再指向其他地方。
因此,在下面的声明中:
double balance[50];
balance 是一个指向 &balance[0] 的指针,即数组 balance 的第一个元素的地址。因此,下面的程序片段把 p 赋值为 balance 的第一个元素的地址:
double *p;
double balance[10];p = balance;
使用数组名作为常量指针是合法的,反之亦然。因此,*(balance + 4) 是一种访问 balance[4] 数据的合法方式。
一旦把第一个元素的地址存储在 p 中,就可以使用 *p、*(p+1)、*(p+2) 等来访问数组元素。下面的实例演示了上面讨论到的这些概念:
实例
#include <stdio.h>int main ()
{/* 带有 5 个元素的整型数组 */double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};double *p;int i;p = balance;/* 输出数组中每个元素的值 */printf( "使用指针的数组值\n");for ( i = 0; i < 5; i++ ){printf("*(p + %d) : %f\n", i, *(p + i) );}printf( "使用 balance 作为地址的数组值\n");for ( i = 0; i < 5; i++ ){printf("*(balance + %d) : %f\n", i, *(balance + i) );}return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
使用指针的数组值
*(p + 0) : 1000.000000
*(p + 1) : 2.000000
*(p + 2) : 3.400000
*(p + 3) : 17.000000
*(p + 4) : 50.000000
使用 balance 作为地址的数组值
*(balance + 0) : 1000.000000
*(balance + 1) : 2.000000
*(balance + 2) : 3.400000
*(balance + 3) : 17.000000
*(balance + 4) : 50.000000
在上面的实例中,p 是一个指向 double 型的指针,这意味着它可以存储一个 double 类型的变量。一旦有了 p 中的地址,*p 将给出存储在 p 中相应地址的值,正如上面实例中所演示的。
静态数组与动态数组
在 C 语言中,有两种类型的数组:
- 静态数组:编译时分配内存,大小固定。
- 动态数组:运行时手动分配内存,大小可变。
静态数组的生命周期与作用域相关,而动态数组的生命周期由程序员控制。
在使用动态数组时,需要注意合理地分配和释放内存,以避免内存泄漏和访问无效内存的问题。
静态数组
静态数组是在编译时声明并分配内存空间的数组。
静态数组具有固定的大小,在声明数组时需要指定数组的长度。
静态数组的特点包括:
- 内存分配:在程序编译时,静态数组的内存空间就被分配好了,存储在栈上或者全局数据区。
- 大小固定:静态数组的大小在声明时确定,并且无法在运行时改变。
- 生命周期:静态数组的生命周期与其作用域相关。如果在函数内部声明静态数组,其生命周期为整个函数执行期间;如果在函数外部声明静态数组,其生命周期为整个程序的执行期间。
静态数组的声明和初始化示例:
int staticArray[5]; // 静态数组声明
int staticArray[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 静态数组声明并初始化
对于静态数组,可以使用 sizeof 运算符来获取数组长度,例如:
int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
以上代码中 sizeof(array) 返回整个数组所占用的字节数,而 sizeof(array[0]) 返回数组中单个元素的字节数,将两者相除,就得到了数组的长度。
下面是一个简单的静态数组实例:
实例
#include <stdio.h>int main()
{int staticArray[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; // 静态数组声明并初始化int length = sizeof(staticArray) / sizeof(staticArray[0]);printf("静态数组: ");for (int i = 0; i < length; i++){printf("%d ", staticArray[i]);}printf("\n");return 0;
}
以上实例中,声明并初始化了一个静态数组 staticArray,它包含了 5 个整数元素,然后通过 sizeof 运算符,计算了静态数组的长度,并使用循环遍历并打印数组的元素。
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
静态数组: 1 2 3 4 5
动态数组
动态数组是在运行时通过动态内存分配函数(如 malloc 和 calloc)手动分配内存的数组。
动态数组特点如下:
内存分配:动态数组的内存空间在运行时通过动态内存分配函数手动分配,并存储在堆上。需要使用 malloc、calloc 等函数来申请内存,并使用 free 函数来释放内存。
大小可变:动态数组的大小在运行时可以根据需要进行调整。可以使用 realloc 函数来重新分配内存,并改变数组的大小。
生命周期:动态数组的生命周期由程序员控制。需要在使用完数组后手动释放内存,以避免内存泄漏。
动态数组的声明、内存分配和释放实例:
int size = 5;
int *dynamicArray = (int *)malloc(size * sizeof(int)); // 动态数组内存分配
// 使用动态数组
free(dynamicArray); // 动态数组内存释放
动态分配的数组,可以在动态分配内存时保存数组长度,并在需要时使用该长度,例如:
int size = 5; // 数组长度
int *array = malloc(size * sizeof(int));// 使用数组free(array); // 释放内存
以上代码使用 malloc 函数动态分配了一个整型数组,并将长度保存在变量 size 中。然后可以根据需要使用这个长度进行操作,在使用完数组后,使用 free 函数释放内存。
注意:动态数组的使用需要注意内存管理的问题,确保在不再需要使用数组时释放内存,避免内存泄漏和访问无效的内存位置。
下面是一个简单的动态数组使用实例:
实例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{int size = 5;int *dynamicArray = (int *)malloc(size * sizeof(int)); // 动态数组内存分配if (dynamicArray == NULL){printf("Memory allocation failed.\n");return 1;}printf("请输入 %d 个元素: ", size);for (int i = 0; i < size; i++){scanf("%d", &dynamicArray[i]);}printf("动态数组: ");for (int i = 0; i < size; i++){printf("%d ", dynamicArray[i]);}printf("\n");free(dynamicArray); // 动态数组内存释放return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
请输入 5 个元素:10 20 30 40 50
动态数组:10 20 30 40 50
以上实例中,首先声明了一个变量 size 来指定动态数组的大小。然后使用 malloc 函数为动态数组分配内存,并通过 sizeof 运算符计算所需的内存大小。接下来,通过循环和 scanf 函数,从用户输入中读取元素值并存储到动态数组中。最后,使用循环遍历并打印动态数组的元素。在程序结束时,使用 free 函数释放动态数组所占用的内存。
注意:在使用动态数组时,需要检查内存分配是否成功(即 dynamicArray 是否为 NULL),以避免在内存分配失败时发生错误。