五、数组和字符串

5.1 一维数组
- 5.1.1 一维数组的定义和使用
- 5.1.2 一维数组的初始化
- 5.1.3 数组名
- 5.1.4 强化训练
- - 5.1.4.1 一维数组的最值
  - 5.1.4.2 一维数组的逆置
  - 5.1.4.3 冒泡法排序
5.2 二维数组
- 5.2.1 二维数组的定义、使用、初始化
- 5.2.2 强化训练
5.3 多维数组(了解)
5.4 字符数组与字符串
- 5.4.1 字符数组与字符串区别
- 5.4.2 字符串的初始化
- 5.4.3 字符串的输入输出
- - 5.4.3.1 scanf()
  - 5.4.3.2 gets()
  - 5.4.3.3 fgets()
  - 5.4.3.4 puts()
  - 5.4.3.5 fputs()
  - 5.4.3.6 strlen()
- 5.4.4 强化训练：字符串追加

定义：把具有相同类型的若干变量按有序形式组织起来称为数组。对于同类型若干变量的定义，变量需要一个个定义，而数组只是定义一次即可。
特点：数组就是在内存中连续的相同类型的变量空间。同一个数组所有的成员都是相同的数据类型，同时所有的成员在内存中的地址是连续的。

分类：按数组元素类型的不同，数组可分为：数值数组、字符数组、指针数组等类别。
数组元素下标的个数也称为维数，根据维数的不同，可将数组分为一维数组、二维数组、三维数组等。通常情况下，将二维及以上的数组称为多维数组。

5.1 一维数组

5.1.1 一维数组的定义和使用

①数组名的定义跟变量名的定义相同；
②定义时[ ]为元素个数，使用时[ ]为元素下标，范围是[0-元素个数减1]；
③数组定义：数据类型数组名[常量表达式] = {值1,值2,值3…}。
int a[3]表示数组a有3个元素：
其下标从0开始计算，因此3个元素分别为a[0],a[1],a[2]。

#include <stdio.h>
int main(){//对于同类型若干变量的定义，变量需要一个个定义，而数组只是定义一次即可int a[10] = {10,9,8,7,6,5,4,3,2,1};printf("%d\n", a[1]);//打印第2个元素，不是第一个元素printf("%d\n", a[0]);//数组下标从0开始，到数组元素个数减1printf("%d\n", a[9]);//一条语句打印一次，效率极低for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d\t", a[i]);//只有下标是变量，可利用循环打印数组}a[1] = a[0];//数组也可以跟变量一样参与计算a[2] = a[1] * 2;for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d\t", a[i]);}return 0;
}

5.1.2 一维数组的初始化

在定义数组的同时进行赋值，称为初始化。初始部分元素，后面所有元素都默认设置为0。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main(){//int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };int a[ ] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };//不写元素个数，会自动根据写出来的元素个数确定数组长度for (int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); i++){//数组大小/元素大小=元素个数printf("a[%d]=%d\t",i,a[i]);}int b[10] = { 1, 2, 3, 4, 5};//初始化前5个元素，后面所有元素都默认设置为0for (int i = 0; i < sizeof(b) / sizeof(b[0]); i++){printf("b[%d]=%d\t",i,b[i]);}int c[10];for (int i = 0; i < sizeof(c) / sizeof(c[0]); i++){printf("c[%d]=%d\t", i, c[i]);//乱码：没有初始化}int d[10];d[0] = 1;for (int i = 0; i < sizeof(d) / sizeof(d[0]); i++){printf("d[%d]=%d\t", i, d[i]);//乱码：除了第一个其他没有初始化}//int e[];//error：计算机不知道用户要存多少元素，不知道要开辟多大内存空间//int i = 10,e[i];//error：[]里不能是变量，一定是常量表达式int e[10];printf("plese input sizeof(e)/sizeof(e[0]) integers:");for (int i = 0; i < sizeof(e) / sizeof(e[0]); i++){scanf("%d",&e[i]);}for (int i = 0; i < sizeof(e) / sizeof(e[0]); i++){printf("e[%d]=%d\t", i, e[i]); }int f[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };printf("f[-1]=%d\t", f[-1]); //数组下标越界，范围是0-9，属于运行时异常for (int i = 0; i < 20; i++){//数组下标越界，从10-19都是越界printf("f[%d]=%d\t", i, f[i]);//计算机会继续读取越界内存的数据，打印出乱码}return 0;
}

5.1.3 数组名

#include <stdio.h>
int main(){int b[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};//b = 100;//error,表达式必须是可修改的左值，出现与const常变量一样的错误，说明数组名是个常量printf("数组名b的地址：%p\n", b);//打印后发现跟b[0]的地址相同，说明数组名是个指向数组首地址的地址常量
for (int i = 0; i < 10; i++){printf("b[%d]的地址：%p\n", i,&b[i]);//根据优先级先求b[i],再求&}//打印出是一段连续的地址，数值相差4，说明数组在内存中存储是连续相同的空间printf("数组b[10]的大小：%d\n", sizeof(b));//数组大小 = 元素个数*数据类型的字节数printf("数组b[10]的元素大小：%d\n", sizeof(b[0]));printf("数组b[10]的元素个数：%d\n", sizeof(b) /sizeof(b[0]));for (int i = 0; i < sizeof(b) / sizeof(b[0]); i++){printf("%d\t", b[i]);}return 0;
}

5.1.4 强化训练

5.1.4.1 一维数组的最值

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main(){int a[10],max;-printf("plese input sizeof(a)/sizeof(a[0]) integers:");for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){scanf("%d", &a[i]);}max = a[0]; //默认第一个数最大for (int i = 1; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){if (max < a[i]){max = a[i];}}printf("max = %d\n", max);return 0;
}

5.1.4.2 一维数组的逆置

#include <stdio.h>
int main(){int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };for (int i = sizeof(a) / sizeof(a[0]) -1; i > -1; i--){printf("%d\t", a[i]);}putchar('\n');int b[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 }, i = 0, j = sizeof(b) / sizeof(b[0]) -1;while(i<j){//i = j是自己跟自己交换，没意义int temp = b[i];//定义临时变量进行交换b[i] = b[j];b[j] = temp;i++;j--;}for (int i = 0; i < sizeof(b) / sizeof(b[0]); i++){printf("%d\t", b[i]);}return 0;
}

5.1.4.3 冒泡法排序

将无序数据变为有序数据的过程。

#include <stdio.h>
int main() {int a[] = { 4,2,8,0,5,7,1,3,9 };int length = sizeof(a) / sizeof(a[0]);//从a[0]开始，对相邻元素进行比较大小(a[0]=4与a[1]=2)//if判断大小，把较大的元素放在后面(a[0]=2与a[1]=4)//继续比较a[1]与a[2],重复以上两步操作//直到比较到最后一个数a[length-1]//一共比较了length-1次//至此，最大值为a[length-1] = 9//最大值确定后放最后面，不用再来比较，不参与下次循环//第2次外循环，减少1个数据比较//直到比较到倒数第2个数a[length-1-1]//一共比较了length-1-1次//至此，最大值为a[length-1-1] = 8//第2大值确定，不用再来比较，不参与下次循环//第3次外循环，减少2个数据比较//直到比较到倒数第3个数a[length-1-2]//一共比较了length-1-2次//至此，最大值为a[length-1-2] = 7//第3大值确定，不用再来比较，不参与下次循环//.......//第i+1次外循环，减少i个数据比较(i和j从0开始)//直到比较到倒数第个数a[length-1-i]//一共比较了length-1-i次//嵌套循环中，外层控制行(需要比较几趟)，内层控制列(同一趟需要比较的次数)for (int i = 0; i < length - 1; i++) { //外层循环：n个数一轮循环确定1个最大值，需要循环n-1轮for (int j = 0; j < length - 1 - i; j++) {//第i+1轮比较n-1-i，i表示已执行次数if (a[j] > a[j + 1]) {int swap = a[j];a[j] = a[j + 1];a[j + 1] = swap;}}}for (int i = 0; i < length; i++) {printf("%d\t", a[i]);}return 0;
}

5.2 二维数组

一维数组的数组。

5.2.1 二维数组的定义、使用、初始化

定义：类型说明符数组名[常量表达式1][常量表达式2]。
其中常量表达式1表示行下标的长度，常量表达式2 表示列下标的长度，例如int a[3][4];其命名规则同一维数组，定义了一个3行4列的数组，数组名为a，其元素类型为整型，该数组的元素个数为3×4个，即：

二维数组a是按行进行存放的，先存放a[0]行，再存放a[1]行、a[2]行，并且每行有四个元素，也是依次存放的。
在内存中并不存在二维数组，二维数组实际的硬件存储器是连续编址的，也就是说内存中只有一维数组，即放完一行之后顺次放入第二行，和一维数组存放方式是一样的。

#include <stdio.h>
int main(){int a[2][3] = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 } };//int a[2][3] =//{//    { 1, 2, 3 },//  { 4, 5, 6 }//};//int a[2][3] ={1,2,3,4,5,6};//允许把二维数组写成一维数组形式//int a[2][] = {1,2,3,4,5,6 };//error,不允许缺少列大小,二维数组是按行存放的//多维数组只允许挨着数组名的下标可以省略常量表达式，其余不行//int c[][3] = {1,2,3,4,5,6};//允许只缺少行大小//int c[][3] = {1,2,3,4};//实质是{1,2,3,4,0,0}//int a[][3] = { 0 };//实质是{0,0,0}，一行三列，对二维数组没什么意义a[1][2] = 7;//二维数组参与运算for (int i = 0; i < 2; i++){for (int j = 0; j < 3; j++){printf("%d  ", a[i][j]);}//双重循环打印二维数组printf("\n");}printf("二维数组的大小：%d\n",sizeof(a));//行*列*数据类型printf("二维数组的一行大小：%d\n",sizeof(a[0]));//二维数组看作是一维数组的数组，二维数组行数 = 二维数组大小 / 二维数组行大小printf("二维数组的行数：%d\n", sizeof(a) / sizeof(a[0]));//二维数组列数 = 二维数组行大小 / 一个元素大小printf("二维数组的列数：%d\n", sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]));printf("二维数组首地址：%p\n", a);//a是不可修改的左值,是指向首地址的常量printf("二维数组首地址：%p\n", a[0]);//a[0]是不可修改的左值,是指向首地址的常量for (int i = 0; i < 2; i++){for (int j = 0; j < 3; j++){printf("%p  ", &a[i][j]); //a[0][0]是元素值，所以加&}printf("\n");}return 0;
}

5.2.2 强化训练

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main(){int a[5][3];//存储5名学生3门成绩，也可以写成a[3][5]printf("please input 5*3 results:");for (int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); i++){for (int j = 0; j < sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]); j++){scanf("%d", &a[i][j]);}}for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++){int sum = 0;for(int j = 0; j < sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]); j++){sum +=a[i][j];}printf("学生%d总成绩=%d,平均成绩=%f\n",i+1,sum,sum/3.0);}for (int i = 0; i < sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]); i++){int sum = 0;for (int j = 0; j < sizeof(a) / sizeof(a[0]); j++){sum += a[j][i];}printf("科目%d总成绩=%d,平均成绩=%f\n", i + 1, sum, sum /5.0);}return 0;
}

5.3 多维数组(了解)

int a[3][4][5]定义了一个3层4行5列的三维数组，数组的名字是a，看作是二维数组的数组。N维数组的初始化需要N个{ }。

5.4 字符数组与字符串

5.4.1 字符数组与字符串区别

C语言中没有字符串这种数据类型，可以通过char的数组来替代；
字符串是一个字符数组，但字符数组未必是字符串；数字0(和字符’\0’等价)结尾的字符数组就是一个字符串，但如果字符数组没有以数字0结尾，就不是一个字符串，只是一个普通字符数组，所以字符串是特殊的字符数组。

#include <stdio.h>
int main(){char a[5] = { 'C', 'h', 'i', 'n', 'a' };//没有结束标志位for (int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); i++)//这里不能写成i<strlen(a)，因为strlen是求指定指定字符串s的长度，因为没有\0(改成a[6]就OK)，所以不是字符串， strlen(a)≠5printf("%c", a[i]);//printf("%s\n", a);以字符串方式打印，没有遇到结束标志位会乱码，改为a[6]就不会char b[] = "China";//等价char b[6] = {"China"}和char b[6] = {'C','h','i','n','a'}和char b[6] = {'C','h','i','n','a','\0'}和char *b = "China"for (int i = 0; i < sizeof(b) / sizeof(b[0]); i++)printf("%c", b[i]);return 0;
}

5.4.2 字符串的初始化

#include <stdio.h>
int main(){//不指定长度，有结束标志位char a[] = { 114, 105, 103, 104, 116, 0, 97};//转化成ASCII码，直到打印至0为止printf("a[] = %s\n", a);//是字符串//不指定长度，无结束标志位char b[] = { 101, 114, 114, 110, 114};//没有找到结束标志位printf("b[] = %s\n", b);//不是字符串，乱码，只能用%c打印//指定长度大于字符数(不包括0)，定义后直接初始化char c[4] = { 'a', 'b', 'c' };//自动补0printf("c[4] = %s\n", c);//是字符串//指定长度等于字符数(不包括0)，定义后直接初始化char d[3] = { 'a', 'b', 'c' };//没有找到结束标志位printf("d[3] = %s\n", d);//不是字符串，乱码//char e[2] = { 'a', 'b', 'c' };//指定长度小于字符数(不包括0)：直接报错char f[4];//只是定义f[0] = 'a', f[1] = 'b', f[2] = 'c';//后面赋值,不赋值f[3]，没有结束标志位printf("f[4] = %s\n", f);//f[3]乱码，不是字符串,跟c[4]不同char g[10] = { 0 };//所有元素赋值为0printf("g[10] = %s\n", g);//直接结束标志位,无输出//'\0'后面最好不要连着数字，有可能几个数字连起来刚好是一个转义字符//'\ddd'八进制字义字符，'\xdd'十六进制转移字符,所以\012相当于\nchar str[] = "\012abc";printf("str == %s\n", str);return 0;
}

5.4.3 字符串的输入输出

5.4.3.1 scanf()

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main(){char e[10];printf("please input string:");scanf("%s", e);//因为e本身就是地址常量，所以不加&//scanf("%9s", e);//限定输入长度为9，即使后面输入字符多了，忽略输入过多的字符printf("%s\n", e);//如果输入超过length - 1个字符就会报错(如果没有格式限定),因为最后一个字符是结束标志位被占用return 0;
}

5.4.3.2 gets()

函数	char gets(char s);
头文件	#include <stdio.h>
参数	s：字符串首地址
功能	从标准输入设备读入字符，并保存到s指定的内存空间，直到出现换行符或读到文件结尾为止
返回值	成功：读入的字符串失败：NULL

gets(str)与scanf(“%s”,str)的区别：
①gets(str)允许输入的字符串含有空格
②scanf(“%s”,str)不允许含有空格
注意：由于scanf()和gets()无法知道字符串s大小，必须遇到换行符或读到文件结尾为止才接收输入，因此容易导致字符数组越界(缓冲区溢出)的情况。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main(){char ch[100];//常量给大一点，防止字符数组越界(缓冲区溢出)printf("pleae input string by gets(ch):");gets(ch);//gets()允许输入的字符串含有空格printf("%s\n", ch);printf("scnaf的正则表达式输入:");scanf("%[^\n]", ch);//接收非'\n'的所有内容(可以接收空格)printf("%s\n", ch);printf("pleae input string by scnaf:");scanf("%s", ch);//scanf(“%s”,str)不允许含有空格printf("%s\n", ch);return 0;
}

5.4.3.3 fgets()

函数	char fgets(char fgets(char s, int size, FILE stream)
头文件	#include <stdio.h>
参数	s：字符串首地址 size：指定最大读取字符串的长度（size - 1） stream：文件指针，如果读键盘输入的字符串，固定写为stdin
功能	从stream指定文件内读入字符，保存到s所指定的内存空间，直到出现换行字符、读到文件结尾或是已读了size - 1个字符为止，最后会自动加上字符 ‘\0’ 作为字符串结束
返回值	成功：读入的字符串失败：读到文件尾或出错，NULL

fgets()读取通过键盘输入的字符串时，同时把输入的回车也做为字符串的一部分。通过scanf和gets输入一个字符串的时候，不包含结尾的“\n”，但通过fgets结尾多了“\n”。fgets()函数是安全的，不存在缓冲区溢出的问题。

#include <stdio.h>
int main(){char ch[10];printf("pleae input string by fgets(ch):");//如果输入字符长度大于sizeof(ch),也不会报错,只取前几个字符//fgets获取的字符串少于元素个数size-1会有\n,大于等于就没有fgets(ch, sizeof(ch), stdin);//此函数将'\n'也算入ch内printf("%s", ch);//用户输入的内容+'\0'+'\n',所以代码不用'\n'return 0;
}

输入字符数小于size-1，换行

输入字符数大于等于size-1，不换行

5.4.3.4 puts()

函数	int puts(const char *s)
头文件	#include <stdio.h>
参数	s：字符串首地址
功能	标准输出设备输出s字符串，遇到’\0’自动停止，输出完成后自动输出一个’\n’
返回值	成功：非负数失败：-1

#include <stdio.h>
int main(){char ch[] = "hello world\0wwwww";//遇到0停止puts(ch);//自带换行，等价printf("%s\n", ch)return 0;
}

5.4.3.5 fputs()

函数	int fputs(const char * str, FILE * stream)
头文件	#include <stdio.h>
参数	str：字符串 stream：文件指针，如果把字符串输出到屏幕，固定写为stdout
功能	将str所指定的字符串写入到stream指定的文件中，字符串结束符 '\0’不写入文件。
返回值	成功：0 失败：-1

fputs()是puts()的文件操作版本，但fputs()不会自动输出一个’\n’

#include <stdio.h>
int main(){char ch[] = "hello world";fputs(ch, stdout); //不带换行，等价printf("%s", ch)return 0;
}

5.4.3.6 strlen()

函数	size_t strlen(const char *s);
头文件	#include <string.h>
参数	s：字符串首地址
功能	计算指定指定字符串s的长度，不包含字符串结束符‘\0’
返回值	成功：字符串s的长度。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(){char ch1[100] = "hello world";printf("数组大小：%d\n", sizeof(ch1));//sizeof()求的是数组长度，100printf("不包括结束符的字符串长度：%d\n", strlen(ch1));//11//自定义实现char ch2[] = "hello world";int len = 0;while(ch2[len])len++;//不能只写while (ch2[len++] != '\0');举例：假如第一个字符是'\0'，又自增一次printf("不包括结束符的字符串长度：%d\n", len);//11return 0;
}

5.4.4 强化训练：字符串追加

#include <stdio.h>
int main(){char ch1[] = "hello",char ch2[] = "world";char ch3[20];//长度一定要比预算的多，否则会报错int i = 0, j = 0;//涉及到i会在另一个循环内使用，因此不能定义在某个循环里面变成局部变量while (ch1[i] != '\0'){ch3[i] = ch1[i];i++;}//printf("i = %d\n", i);//最后一次循环，得到i=5//printf("%s\n", ch3);//此时打印会乱码，因为没有以'\0'结束。因为定义后没有初始化，然后后面进行部分赋值，所以会出现乱码，跟指定长度并局部初始化，自动补0不同while (ch2[j] != '\0'){ch3[i + j] = ch2[j];//从ch[5]开始打印j++;}ch3[i + j] = '\0';printf("%s\n", ch3);//用for语句写字符串的拼接char ch4[] = "hello";char ch5[] = "world";char ch6[20];//长度一定要比预算的多，否则会报错int m = 0, n = 0;//涉及到m会在另一个循环内使用，因此不能定义在某个循环里面变成局部变量for( ; m < sizeof(ch4) / sizeof(ch4[0]); m++){if (ch4[m] != '\0'){ch6[m] = ch4[m];}//printf("m = %d\n", m);//最后一次循环，得到m=5}//printf("m = %d\n", m);//由于m++后m=6,不满足6<6，不参与循环并输出i//printf("%s\n", ch6);//此时打印会乱码，因为没有以'\0'结束for( ; n < sizeof(ch5) / sizeof(ch5[0]); n++){if (ch5[n] != '\0'){ch6[m-1+n] = ch5[n];//由前面可得m=6，画图可得m需要-1，令ch[5]开始打印}}ch6[m - 1 + n -1] = '\0';//由前面可得n-1，画图可得n需要-1，令ch[10]打印0printf("%s\n", ch6);return 0;
}

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