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。
数组是真正意义上存储数据的结构,前面学习的变量也能存储数据,但变量所能存储的数据很有限。
数组是一组具有相同数据类型数据的有序集合。
数组的声明并不是声明一个个单独的变量,而是声明一个数组变量。
比如: number[100]。
数组中的特定元素可以通过索引访问。
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。
同一数组中存储的数必须满足以下两个条件:
(1) 这些数的类型必须相同。
(2) 这些数在内存中必须是连续存储的。
换句话说,数组是在内存中连续存储的具有相同类型的一组数据的集合。
6.1 声明数组
在C语言中要声明一个数组,需要指定元素的类型和元素的个数。
示例:
类型说明符 数组名[常量表达式];
type arrayName[arraySize];
例如:
int array[100];
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语言数据类型。
double data[10];
现在data是一个可用的数组,可以容纳 10 个类型为 double 的数字。
6.2 初始化数组
在C语言中,可以逐个初始化数组,也可以使用一个初始化语句。
示例:
double data[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。(数组的越界)
如果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。
示例:double data[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
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例子:
data[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。
6.3 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。
数组中的下标是从 0 开始的(而不是 1)
例如:
double a = data[9];
上面的语句将把数组中第 10 个元素的值赋给 a 变量。
下面的示例代码使用了上述的三个概念,即,声明数组、数组赋值、访问数组。
示例代码:
#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(data[%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:
data[0] = 100
data [1] = 101
data [2] = 102
data [3] = 103
data [4] = 104
data [5] = 105
data [6] = 106
data [7] = 107
data [8] = 108
data [9] = 109
6.4 数组详解
在C语言中,数组是非常重要,下面列出了必须了解清楚的一些与数组相关的重要概念:
多维数组:C语言支持多维数组。多维数组最简单的形式是二维数组。
传递数组给函数: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语言允许从函数返回数组。
指向数组的指针: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。
6.4.1 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];
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。
6.4.2 二维数组初始化
下面是一个二维数组,包含 3 行和 4 列: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。
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};
6.4.3 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。
示例:
int val = a[2][3];
上面的语句将获取数组中第 3 行第 4 个元素。
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]={{0,0}, {1,2}, {2,4}, {3,6},{4,8}};
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]: 0
a[1][0]: 1
a[1][1]: 2
a[2][0]: 2
a[2][1]: 4
a[3][0]: 3
a[3][1]: 6
a[4][0]: 4
a[4][1]: 8
C语言可以创建任意维度的数组,但是一般情况下,我们创建的数组是一维数组和二维数组。
6.4.4 传递数组给函数
如果想要在函数中传递一个一维数组作为参数,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,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(下一章中会学习到有关指针的知识):
void myFunction(int *param)
{
/*code block*/
}
方式2:
形式参数是一个已定义大小的数组:
void myFunction(int param[10])
{
/*code block*/
}
方式3:
形式参数是一个未定义大小的数组:
void myFunction(int param[])
{
/*code block*/
}
下面这个函数,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,会返回数组中各元素的平均值:
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;
}
调用上面的函数,如下所示:
/* 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] = {1000, 2, 3, 17, 50};
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 , avg );
return 0;
}
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: 214.400000
可以看到,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。
6.4.5 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()
{
/*code block*/
}
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。
下面函数会生成 10 个随机数,使用数组来返回它们,具体如下:
/*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
6.4.6 指向数组的指针
数组名是一个指向数组中第一个元素的常量指针。
因此,在下面的声明中:
double data[50];
data是一个指向 &data[0] 的指针,即数组data的第一个元素的地址。
因此,下面的程序片段把p赋值为 data 的第一个元素的地址:
double *p;
double data[10];
p = data
使用数组名作为常量指针是合法的,反之亦然。因此,*(data + 4) 是一种访问 data[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。
示例代码:
int main ()
{
/* 带有 5 个元素的整型数组 */
double data[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};
double *p;
int i;
p = data;
/* 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 data 作为地址的数组值\n);
for( i = 0; i < 5; i++ )
{
printf(*(data + %d) : %f\n, i, *( data + i) );
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
*(p + 0) : 1000.000000
*(p + 1) : 2.000000
*(p + 2) : 3.400000
*(p + 3) : 17.000000
*(p + 4) : 50.000000
使用 data 作为地址的数组值
*( data + 0) : 1000.000000
*( data + 1) : 2.000000
*( data + 2) : 3.400000
*( data + 3) : 17.000000
*( data + 4) : 50.000000
在上面的例子代码中,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。