【c语言】复习无止境，day2--数组函数篇

数组：
什么是数组: 变量的组合，是一种批量定义变量的方式
定义：类型数组名[数量];
int num1,num2,num3,num4,num5;
int arr[5];
使用：数组名[下标];
下标：从零开始范围：0~数量-1
遍历：与for循环配合使用，使用循环变量i作为数组的下标
初始化：类型数组名[数量] = {1,2,3,4,5,…};
1、数组与普通变量一样默认值是随机的，为了安全要对数组进行初始化
2、这种初始化语法只能在定义语句时使用，而且只能逐个赋值，不能整体赋值
3、初始化数据过多，编译器会产生警告并丢弃多余的数据
4、初始化数据不够，编译器会自动补0
5、初始化时数据可以省略，只写大括号，相当于给所有成员初始化为0
6、初始化时数组的长度可以省略，编译器会自动统计数组元素的个数并告诉数组
sizeof(arr)/sizeof(arr[0]) = 数组的元素个数
数组的总字节数/数组元素的字节数 = 数组的元素个数

练习1：定义一个长度10的数组并初始化，计算出该数组中的最大值、最小值、平均值
练习2：定义一个长度10的数组并初始化，进行升序排序
for(int i=0;i<l-1;i++)
{
for(int j=i+1;j<l;j++)
{
if
}
}

数组的越界：C语言为了程序的运行效率是不会检查数组的下标是否越界
数组越界的后果：
1、一切正常
2、段错误
3、脏数据

练习3：定义一个长度10的数组并初始化，找出数组中的第二大的值，不允许排序

二维数组：
一维数组相当于把变量排成一排，通过编号来访问
二维数组相当于把变量排成矩阵，通过行号和列号来访问

定义：类型数组名[行数][列数];
int arr[3][5];
[0,0][0,1][0,2][0,3][0,4]
[1,0][1,1][1,2][1,3][1,4]
[2,0][2,1][2,2][2,3][2,4]
使用：数组名[行下标][列下标]; arr[1][2]
行下标： 0~行数-1
列下标： 0~列数-1
遍历：需要与双层for循环配合，外层一般负责遍历行，内层一般负责遍历列
for(int i=0; i<行数; i++)
{
for(int j=0; j<列数; j++)
{
printf("%d “,arr[i][j]);
}
printf(”\n");
}
初始化：
类型数组名[行数][列数] = {{第一行},{第二行},{第三行},…};

练习4：定义一个5*5的二维数组并初始化，找出数组中最大值的坐标

练习5：定义一个5*5的二维数组并初始化，找出最小值的坐标，计算该位置周围的数的和是多少?

变长数组：
定义数组时使用变量来作为它的长度，在代码编译期间数组的长度是不确定，当执行到数组定义语句时它的长度才确定下来，一旦确定就无法改变
优点：可以根据实际情况来确定数组的长度，达到节约内存的目的
缺点：因为初始化在编译时完成，而此时变长数组的长度并不确定，因此不能初始化

练习6：输入两个整数m,n(1<=m<=6,1<=n<=6)，输入数组arr[m][n]的各个元素的值，然后计算各个元素之和，统计数组中非零元素的个数，计算所有元素的平均值，计算大于平均值元素的个数

作业7：
显示N层的杨辉三角
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1

进制转换：
为什么使用二进制、八进制、十六进制？
由于现在的CPU只能识别高低两种电平，只能使用二进制数据进行计算
二进制虽然能够被计算机直接计算，但是不方便书写、记录，因此将数据以八进制方式为了更方便记录在文件中
随着CPU位数不断增加，八进制不能满足需求，所以发展出了十六进制来表示数据，
由于历史原因八进制还不能退出历史舞台

十进制转二进制：(十进制转其他进制)
求余法：用2对数据求余，然后再继续对商求余，知道商为0结束，过程中产生的余数就是该数据的二进制(逆序)
n %2 余数
商%2
…

127 %2 1
63 %2 1
31 %2 1
15 %2 1
7 %2 1
3 %2 1
1 %2 1
0 0
二进制：01111111
求权法：数据- 2^(n-1) 如果可以减，则第n位为1，否则为0
137
128 64 32 16 8 4 2 1
1 0 0 0 1 0 0 1

手算： 79 28 63 119
练习1：输入一个正整数m，显示该数据的n进制(n>=2)，如果n>=10,超出10的数字用字母表示
10 A 11 B

二进制转十进制：(其他进制转十进制)
二进制数据每位乘2^(n-1) 结果求和
10011101 128+16+8+4+1 157

二进制转八进制：
三个二进制位转为一位八进制位
二进制 10 011 001 101 110
八进制 2 3 1 5 6

二进制转十六进制：
四个二进制位转为一位十六进制位
二进制 10 0110 0110 1110
十六进制： 2 6 6 E

在C代码中，以0开头的数据是八进制数据，以0x开头的是十六进制数据
%o 以八进制形式显示数据
%x 以十六进制显示数据
%#o %#x 以对应的进制显示数据

原码、反码、补码：
原码：数据的二进制
反码：
正数的原码就是它的反码
负数的反码是它的原码符号位不变，其它位按位求反
补码：数据在内存中是以补码形式存储的
正数的原码就是它的补码
负数的补码是它的反码+1
负数的补码：
1、数据转换为二进制
2、二进制符号位不变，其余按位求反得到反码
3、反码+1得到补码
-127
1111 1111
1000 0000
1000 0001 补码
0000000000000000000000001000 0001 %d --127->129

补码转数据：
无符号的补码直接转成十进制数据
有符号看最高位是0，说明是正数，也直接转成十进制数据
有符号且最高位是1，说明是负数
1、补码-1得到反码
2、反码符号位不变，按位求反得到原码
3、原码转换成十进制

11111111 补码
11111110 反码
10000001 原码 -1

最大值+1 = 最小值
最小值-1 = 最大值

位运算符：& | ~ ^ << >>
A & B 按位相与
01101010 0x6A
01110110 0x76
01100010 0x62
A | B 按位相或
01101010 0x6A
01110110 0x76
01111110 0x7E
~A 按位求反
01101010 0x6A
10010101 0x95
A^B 按位异或相同为0，相异为1
01101010 0x6A
01110110 0x76
00011100 0x1C
A<<n 把A的补码向左移动n位，左边丢弃，右边补0
01101010 0x6A << 4
10100000 0xA0
A>>n 把A的补码向右移动n位，右边丢弃，左边补符号位
11101010 0xEA >> 3
11111101 0xFD

练习2：
输入一个整数n，把它的4~7位设置为1010，其它位保持不变
4位先与0 ，再或1010

printf("%d\n",n & ~(0xf<<4) | (0xA << 4));
00000000 00001111
00000000 11110000
11111111 00001111
xxxxxxxx 0000xxxx
0xA << 4
00000000 10100000
xxxxxxxx 1010xxxx

函数：
是一段具有某项功能的代码，是C语言中管理代码的最小单位
把代码封装成一个个的函数，可以方便管理和调用代码
函数的分类：
标准库函数
C语言标准委员会为C语言以函数形式提供一些基础的功能，被封装在libc.so库，默认添加的，所以使用时需要包含头文件，以函数名(参数) 来调用函数
int isalnum(int c);
int isalpha(int c);
int isdigit(int c);
int islower(int c);
int isupper(int c);
int isxdigit(int c);
int toupper(int c);
int tolower(int c);
int abs(int j);

以下函数被封装在libm.so 数学库中，使用时需要在编译时加参数-lm
double sqrt(double x);
double pow(double x, double y);
double ceil(double x);
double floor(double x);
double fabs(double x);

time_t time(time_t *t);
功能：返回自1970-1-1 0：0：0 到运行时过了多少秒
int system(const char *command);
功能：调用系统命令 system(“clear”);

int rand(void);
功能：返回一个随机数
void srand(unsigned int seed);
功能：种随机种子，设置取随机数的位置

练习3：获取10个[100,1000]范围内的随机数
num = rand()%901+100
[a,b) rand()%(b-a)+a

练习4：随机出一注双色球中奖号码
红球6个：1-33，不能重复 rand()%33+1
蓝球1个：1-16 rand()%16+1

系统函数
系统函数不是函数，只是操作系统以函数接口的形式提供的一些功能
内存管理、信号处理、文件IO、文件管理、进程管理、进程通信、线程管理、线程同步、网络通信

第三方库函数
由第三方提供的收费、开源的库函数
github
MD5
XML
JSON

自定义函数：
为了更方便地管理代码、减少冗余把代码封装成函数
注意：一个函数尽量控制在50行左右，一个函数一个功能

**函数声明：**函数声明目的是为了告诉其他代码该函数的调用格式
返回值类型函数名(类型1 变量名1,类型2 变量名2…);
1、C语言中函数名一般全部小写，用下划线分隔
2、如果不需要参数建议写void,不要空着
3、如果不需要返回值写void
4、如果在调用前有函数的定义，那么函数声明可以省略

隐式声明：
当调用函数时没有函数声明或定义，编译器会猜测函数的格式，参数列表会根据调用时的提供数据来猜测，返回值猜测为int类型
如何避免：在调用前，提供函数的声明或定义

函数定义:
返回值类型函数名(类型1 变量名1,类型2 变量名2…)
{
函数体;
return val;
}
注意：return语句的作用：1、返回值给调用者 2、结束函数的执行

函数调用:
函数名(实参);
返回值会放在调用的位置，可以用变量记录下来，也可以直接显示，如果不记录就会丢失

函数传参：
1、实参与形参之间是以赋值的形式传递数据的(单向值传递)
2、在函数内定义的参数，只属于它所在的函数，出了该函数就不能在使用了
3、return语句其实是把数据放置到一个公共区域(函数和调用者共用),如果不写return语句，调用者从该区域中获取的是一个随机的垃圾数据
4、当数组作为函数的参数时，长度会丢失，需要额外多加长度的参数来把长度传递过去
5、数组的传递是"址传递"，函数和函数的调用者可以共享数组

练习5：实现一个函数，找出数组中的最大值
练习6：实现一个函数，对数组进行排序
练习7：实现一个函数，查找数组中是否存在某个值，如果存在则返回该数据在数组中的下标
int find_arr(int arr[],int len,int val);

作业：
1、实现一个函数，判断一个整数是否是素数，调用它显示出100~10000之间所有的素数
2、输入两个日期(yyyy-mm-dd)，计算两个日期之间间隔了多少天
3、实现一个函数，判断整数是否是回文数，调用它显示1亿-10亿以内的所有回文数
4、计算出100的阶乘
123*4…*100

设计函数的准则：
1、一个函数最好只解决一个问题，从而可以降低出错率
2、最好不要过分依赖其他函数，降低耦合度
3、数据由调用者提供,结果返回给调用者，以此提高函数的通用性
4、对于调用者提供的非法参数，可以通过返回值、注释等方式来告诉调用者数据非法，以此提高函数的健壮性
5、一个函数最多不要超过50行

进程映像：
程序：储存在磁盘中的可执行的文件(二进制文件、脚本文件)
进程：在系统中运行的程序
进程映像：进程的内存的分布情况

text 代码段：存储的是二进制的指令、常量数据，权限是只读的，如果强行修改会产生段错误
data 数据段：存储的是初始化过的全局变量、被初始化过的静态局部变量
bss 静态数据段：存储的是未初始化过的全局变量、未初始化过的静态局部变量,程序运行前会清零
stack 栈：局部变量、块变量，会随着进程运行而申请、释放，由系统管理的，缺点：小
heap 堆：由程序员手动管理的，手动申请、释放的，使用比较麻烦，特点是：足够大，理论上无限大

局部变量和全局变量：
全局变量：定义在函数外的
存储位置： data(初始化过的)或者bss(未初始化过的)
生命周期： main函数运行开始前到程序结束才释放
作用范围：程序中的任何位置
局部变量：定义在函数内的
存储位置： stack栈内存
生命周期：函数的定义语句开始，直到函数执行结束
作用范围：只能在本函数内使用
块变量：定义在if\for\while等语句块内的变量
存储位置: stack栈内存
生命周期：函数的定义语句开始，直到函数执行结束
作用范围：只能在语句块内使用

注意：局部变量和全局变量可以同名，但是会屏蔽同名的全局变量，同名块变量会屏蔽同名的局部变量和全局变量
建议：全局变量首字母大写

类型限定符：
auto
用于定义自动申请、自动释放的变量(局部变量)，不加代表了加
不能用于修饰全局变量
const
显示地"保护"变量不被修改
但是，如果要强制修改还是可以修改的
如果对初始化过的全局变量，用const修饰后，存储位置从data变成了text
extern
声明外部的全局变量，声明的变量已在别处定义过，请放心使用
但是只能临时通过编译，如果没有定义，链接时依然会报错
只是声明变量，不能赋值

static
被static修饰过的变量称为静态局部变量，局部全局变量
改变存储位置：
改变局部变量的存储位置，由stack改data或者bss(由是否初始化决定)
延长生命周期：
延长局部变量的生命周期
限制作用范围：
限制全局变量、函数只能在本文件内使用
可以防止函数、全局变量重名、防止被别人调用

存储介质：
硬盘->内存->高速缓存->寄存器->CPU
register
申请把变量的存储介质由内存转移到寄存器存储，如果能成功，数据的读取速度会大幅提升，寄存器数量有限，申请可能失败
volatile
编译器的取值优化：
变量的值没有发生改变时，后续的取值会进行优化，不再去内存中读取，而是使用第一次读取的结果，可以节约时间
使用volatile修饰的变量不做取值优化
volatile int num = 10;
if(num == num)
{
//可能为假
}
一般硬件编程和驱动编程时使用

typedef
类型重定义，注意不是替换关系，定义变量时如果前面加上typedef，则变量名就变成了类型
typedef int num;
#define num int;
num num2;
uint8_t size_t time_t
typedef unsigned char uint8_t

函数递归：
分治：分而治之循环、递归
函数自己调用自己的行为叫做递归，会产生死循环

递归可以实现分治算法，其实就是把一个大而复杂的问题，分解成若干个相同的小问题，解决小问题，直到全部问题解决

1、出口
2、分解成一个小问题
3、自己调用自己

斐波那契数列
1 0|1 1 2 3 5 8 13 21 …
练习1：求前N项斐波那契数列
5
递归函数好处是容易理解，思路清晰
递归函数每次调用都会在栈内存产生一份自己的内存拷贝，直到到达出口，才会一层层地返回，因此递归非常地耗费内存资源，与循环相比，速度非常慢
递归的优缺点：
1、耗费内存、速度慢
2、好理解、思路清晰
3、能使用循环就用循环

作业1：
使用递归模拟N层汉诺塔的移动过程
作业2：
全排列 0~9

五子棋：
数据分析：
1、定义棋盘数组空位置=’*’
2、定义变量用于记录棋子的位置
3、定义角色变量黑棋=’@’ 白棋=’$’ 建议一个棋子角色，落子后交换角色
业务逻辑：（要求每个功能封装成函数）
是否需要初始化
for( ; ; )
{
1、清理屏幕、打印棋盘
2、落子
坐标合法、该位置不能有棋子
3、检查是否五子连珠
4、交换角色
}

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