第5章C语言

第5章数组C语言数据类型十分丰富，前几章已经遇到了整型、实型和字符型这些基本类型的数据。

从本章开始讨论由多个数据成员构成的结构类型的数据。

本章重点介绍数组类型的定义、初始化和引用。

在程序设计中，经常会使用同一类的数据来处理问题。

例如要存储一些学生的成绩，可以定义int grade0,grade1,grade2;。

然而，当成绩量很大时，需先用大量的标识符进行表示，而且每个变量名都要惟一，这样做是很麻烦的。

C语言提供了能自动组织同一类数据的处理功能，即数组。

所谓数组，是由同类型数据构成的有序集合。

一个数组包含多个数据对象，这些对象称为数组元素。

各元素的类型相同，它们在内存中占据的地址空间也是连续的，而且它们用统一的数组名称和下标来唯一确定。

所谓下标，是指元素在数组中的位置，如数组a有5个元素，分别为a[0]，a[1]，a[2]，a[3]及a[4]。

方括号中的0,1,2,3,4为下标，表明各元素在数组中的位置。

同基本变量一样，数组也是先定义，再引用。

۝5.1一维数组5.1.1一维数组的定义一维数组定义的格式为:类型说明数组名[常量表达式]如float sheep[10];和int s2007[100];，其中sheep为数组名，10表示此数组有10个元素，即sheep[0]…sheep[9]，但是不存在sheep[10]这个数组元素；float表示这10个元素都是实型数。

数组类型可以是任意数据类型，如char，int，float及long等。

对一维数组的定义说明♣数组名的命名规则同与变量名相同，必须是合法的标识符。

即第一个字符应为英文字母或下划线。

♣用方括号将常量表达式括起来。

常量表达式定义了数组元素的个数。

即数组的长度。

它只能是整型常量或符号常量。

数组在定义之后，长度是不能改变的。

♣在数组定义时，常量表达式中不允许包含变量，如下列左式。

但在操作语句(即数组元素的引用)中，数组常量表达式中允许包含变量，如下列右式。

后面多维数组相同。

int n; int a[3];…n=5; int s,n=2;int a[n];//定义时变量下标非法s=a[n];//引用时变量下标合法♣数组下标从0开始。

再如，int a[5];定义了数组a，有5个数组元素分别为a[0]，a[1]，a[2]，a[3]，a[4]。

可以视为5个带下标的变量，这5个变量的类型都是整型的。

其中5是数组长度，0~4是数组中各元素的下标。

见图5.1-1所示。

۝注意♣各元素在内存中占据的地址空间是连续的。

♣元素a[0]的地址是整个数组的首地址，紧接着是a[1]的地址，然后是a[2]的地址……依次排列。

也可用数组名a表示数组的首地址，即a等价于&a[0]; 。

在VC++6.0编译器中，一个int型的数据用4个字节存储。

若a[0]存储在地址0012ff6c，那么其余的数组元素连续地存储在地址0012ff70、0012ff74、0012ff78、0012ff7c。

如图5.1-2(a)(b)所示。

a[0] a[1] a[2] a[3] a[4]图5.1-2(a) 数组a的内存形式5.1.2 一维数组的引用C语言不允许一次引用整个数组，只能逐个引用数组元素。

定义了一个数组后，就可以用下面的格式引用数组中的每个元素。

其一般格式为数组名[下标]数组的下标可以是整型常量或整型表达式，固定从0开始，最大的下标是数组元素的长度减1。

例5.1-1 从键盘输入6个数，将它们按反序输出。

#include<stdio.h>void main(){int i,n;int num[6];for(i=0;i<6;i++)scanf(“%d”,&num[i]);for(n=5;n>=0;n--) /*反序输出*/printf(“%3d”,num[n]);printf(“\n”);}运行结果：4 5 6 7 8 9↙9 8 7 6 5 4۝注意♣ C语言系统对下标不作语法检查。

也就是说，在引用时若下标越界，系统不报编译错误，只报警告，可以继续执行语句，引用的结果为未知值。

如int a[3]={1,2,3};int s;s=a[3];所以，对下标的控制须完全由程序设计者自己把握。

5.1.3 一维数组的初始化数组元素的初始化就是对所有元素赋初值。

可以通过赋值语句来完成。

如例5.1-1中的int num[6];for(i=0;i<6;i++)scanf(“%d”,&num[i]);就是通过执行for循环以及键盘的输入，对num数组赋值，这种方法是人机交互赋值。

也可以采用在程序中数组定义的同时赋值。

一般有2种方法。

1．在数组定义的同时赋初值C语言规定，在定义数组时，可以直接对数组进行初始化。

如int a[6]={2,3,4,5,6,7};，写成一般形式为类型说明数组名[常量表达式]={数值表}；其中花括号中的值是初始值，也称为初始值表，各值之间用逗号隔开。

在数组a中，由于数值表中6个数值已全部给出，可以省略方括号中的元素个数。

即int a[]={2,3,4,5,6,7};۝注意♣由于数值表中包含的6个数据元素全部列出，a数组长度被隐含确定为6。

若在数值表中没有列出所有元素的初值，则数组的长度不能省略。

♣若对数组中的部分元素赋值，则对不赋值的元素，在花括号中缺省并视为0；但是逗号不能省略。

如int b[6]={2,,4,,,7};，各数组元素的初值为b[0]=2，b[1]=0，b[2]=4，b[3]=0，b[4]=0，b[5]=7。

♣若数组中的初值元素个数少于数组长度，则相当于只对数组前几个元素赋值，其余元素的初值，系统将自动置为0。

如int b[6]={2,3,4};，各数组元素的初值为b[0]=2，b[1]=3，b[2]=4，b[3]=0，b[4]=0，b[5]=0。

但是，如int b[6]={0};定义并赋值，则b[0]~ b[5]初值均为0；而int b[6]={5};，则只有b[0]为5，其余b[1]~ b[5]均为0。

例5.1-2 数组的初始化#include<stdio.h>void main(){int i;int a[5]={5,6,7,8,9};for(i=0;i<5;i++)printf(“a[%d]=%d\n”,i,a[i]);}运行结果：a[0]=5a[1]=6a[2]=7a[3]=8a[4]=92．在定义数组以后赋值对数组先定义，然后在程序中用赋值语句分别赋值，或采用人机交互对数组的每个元素分别赋值。

如int a[5];a[0]=2;a[1]=10;a[2]=5;a[3]=7;a[4]=12;；也可通过for语句对数组赋值，如#include<stdio.h>void mian(){int a[5],i;for(i=0;i<5;i++){printf(“Input a integer:”);scanf(“%d”,&a[i]);}}运行结果：Input a integer:5↙Input a integer:6↙Input a integer:7↙Input a integer:8↙Input a integer:9↙以上2种赋值方法运行效果是相同的，都会使数组a[5]中a[0]~a[4]的各值为5、6、7、8、9。

5.1.4一维数组程序举例在实际数据处理时，常需要对数据进行排序。

排序的方法有很多，如冒泡法、选择法等。

下面通过实例来介绍冒泡法排序的思想和算法。

例5.1-3 用冒泡法对随机存储在数组中的10个数从小到大排序分析：冒泡法排序程序算法如下(假设一个最坏的极端数据安排，随机情况原理相同) ①比较第一个数与第二个数，若为逆序(即a[0]>a[1])则交换,否则不交换；然后比较第二个数与第三个数；依次类推，直至第n-1个数和第n 个数比较完为止——第一趟冒泡排序，结果最大的数被安置在最后一个元素位置上。

如图5.1-3所示(图中举例为6个元素)。

②对前n-1个数进行第二趟冒泡排序，结果使次大的数被安置在第n-1个元素位置。

③重复上述过程。

对有n 个元素的数组，共要经过n-1趟冒泡排序后，排序结束。

N-S 图如图5.1-4所示。

#include <stdio.h>void main() {int a[11],i,j,t;printf(“Input 10 numbers:\n ”); for(i=1;i<11;i++) scanf(“%d ”,&a[i]);printf(“\n ”);for(j=1;j<=9;j++) for(i=1;i<=10-j;i++) if(a[i]>a[i+1]){t=a[i];a[i]=a[i+1];a[i+1]=t;} printf(“The sorted numbers:\n ”); for(i=1;i<11;i++) printf(“%d ”,a[i]); printf(“\n ”);} 运行结果：Input 10 numbers:2 4 0 -123 8 16 -76 78 12 -1↙ The sorted numbers: -123 -76 -1 0 24 8 12 16 78程序说明♣ 数组a[11]定义长度为11，其中a[0]未用。

目的是要让外层循环的控制变量j 的变化参与到内层的控制变量i 的变化中，使条件表达式不要过于复杂，如i<=10-j 。

如果定义a[10]，请读者思考一下，程序中各表达式应做如何变动？۝5.2二维数组5.2.1二维数组的定义二维数组的定义格式为类型说明 数组名[常量表达式1][常量表达式2]；其中，类型说明是指出该二维数组各元素的数据类型；常量表达式1为行下标，常量表达式2为列下标。

如int a[3][4]；float b[5][10];，定义了数组名为a 的整型二维数组和数组名为b 的实型二维数组。

由于数组是一种构造类型的数据，所以二维数组可以看作是由一维数组的嵌套而构成的。

即一维数组的每个元素又是一个一维数组，就组成了二维数组。

Ｃ语言将这样的分解连续地在内存中存储。

如上面定义的二维数组a[3][4]，可看作是一个一维数组，它有3个元素：a[0]、a[1]、a[2]；而每个元素又是一个包含4个元素的一维数组。

如图5.2-1。

可以把a[0]、a[1]、a[2]看作是三个一维数组的名字。

如一维数组a[0]中的元素分别为a[0][0]，a[0][1]，a[0][2]，a[0][3]。

为了便于理解，可将二维数组视为行列式或矩阵，第一个下标为行号，第二个下标为列号，行号和列号都从0开始。