【C语言】数组

文章目录

一维数组
- 初始化数组
- 访问数组元素
- 指定数组的大小
多维数组（二维数组）

一维数组

数组是由数据类型相同的一系列元素组成

初始化数组

在 C 语言中，数组初始化有多种方式，具体方式如下：

全部元素初始化：

可以在声明数组时立即为所有元素赋值
```
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
```
部分元素初始化：

可以只初始化部分元素，未初始化的元素将默认设置为零
```
int arr[5] = {1, 2};
// 等效于 int arr[5] = {1, 2, 0, 0, 0};
```
不指定数组大小，自动推导大小：

如果在初始化时提供了所有元素，则可以省略数组的大小，编译器会自动计算数组的大小
```
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
// 等效于 int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
```

显式初始化为零：

可以使用 {0} 来初始化数组中的所有元素为零

int arr[5] = {0};
// 所有元素均为0，即 int arr[5] = {0, 0, 0, 0, 0};

使用指针和动态分配初始化：

使用动态内存分配（malloc）来初始化数组，但需要手动初始化每个元素
```
int *arr = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
for (int i = 0; i < 5; i++) {arr[i] = i + 1;
}
```

使用初始化表达式：

可以通过表达式来初始化数组的元素

int arr[5] = {1 * 2, 2 * 2, 3 * 2, 4 * 2, 5 * 2};
// 等效于 int arr[5] = {2, 4, 6, 8, 10};

指定初始化器（C99 )

C99 增加了一个新特性：指定初始化器，利用该特性可以初始化指定的数组元素

//只初始化数组中的最后一个元素
//对于传统的 C 初始化语法，必须初始化最后一个元素之前的所有元素，才能初始化它
int arr[5] = {0,0,0,0,50};
//而 C99 规定，可以在初始化列表中使用带方括号的下标指明待初始化的元素
int arr[5] = {[4] = 50}; 	//把 arr[4] 初始化为 50,未初始化的元素都会被设置为 0

这些是 C 语言中常见的数组初始化方法，选择哪种方式取决于具体的需求

有时需要把数组设置为只读，这样程序只能从数组中检索值，不能把新值写入数组，要创建只读数组，应该用 const 声明和初始化数组

//将数组声明为 const 类型，这意味着数组中的元素是常量，程序只能读取这些元素的值，而不能修改它们
const int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};

这种方法对保护数据的完整性、提高程序的安全性、避免无意中修改数据是非常有用的

访问数组元素

要访问数组中的元素，通过使用数组下标（索引）表示数组中的各元素，数组下标从 0 开始

基本访问方法

数组元素的访问是通过数组名加上一个索引来实现的，索引从 0 开始

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};int firstElement = arr[0]; //访问第一个元素,值为 10
int secondElement = arr[1]; //访问第二个元素,值为 20
int lastElement = arr[4]; //访问最后一个元素,值为 50//通过使用索引直接访问，可以修改数组中的元素
arr[1] = 25; //修改第二个元素,现在 arr[1] 的值为 25
arr[4] = 55; //修改最后一个元素,现在 arr[4] 的值为 55
//注意：c 不允许把数组作为一个单元赋给另一个数组，除初始化以外也不允许使用花括号列表的形式赋值

遍历数组

可以使用循环来访问数组中的所有元素，例如，使用 for 循环遍历数组并打印每个元素的值

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("Element at index %d is %d\n", i, arr[i]);
}
//在上面的代码中，i 是索引，arr[i] 是访问数组中第 i 个元素的方式

指针方式访问

数组名实际上是一个指向第一个元素的指针，因此可以使用指针方式来访问数组元素

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};// 使用指针访问第一个元素
int *p = arr; // 等价于 int *p = &arr[0];
int firstElement = *p; // 值为 10// 使用指针访问第二个元素
int secondElement = *(p + 1); // 值为 20// 访问最后一个元素
int lastElement = *(p + 4); // 值为 50

当数组索引超出其定义范围会导致未定义行为，可能会导致程序崩溃或意外的结果，因此访问数组元素时应始终确保索引在有效范围内

指定数组的大小

在 C99 标准之前，声明数组时只能在方括号中使用整型常量表达式，所谓整型常量表达式，是由整型常量构成的表达式，sizeof 表达式被视为整型常量，但是（与 C++不同）const 值不是，另外表达式的值必须大于 0

int n = 5;
int m = 8;					
float al[5];				//可以
float a2[b*2 + 1];			//可以
float a3[sizeof(int) + 1]	//可以
float a4[-4];				//不可以，数组大小必须大于 0
float a5[0];				//不可以，数组大小必须大于 0
float a6[2.5];				//不可以，数组大小必须是整数
float a7[(int)2.5];			//可以，已被强制转换为整型常量
float a8[n];				//C99 之前不允许
float a9[m];				//C99 之前不允许

上面的注释表明，以前支持 C90 标准的编译器不允许后两种声明方式，而 C99 标准允许这样声明，这创建了一种新型数组，称为变长数组 (variable-length array) 或简称 VLA（C11 放弃了这一创新的举措，把 VLA 设定为可选，而不是语言必备的特性），声明 VLA 时不能进行初始化

多维数组（二维数组）

多维数组是数组的一种，它的每个元素也是一个数组，允许在多个维度上组织数据，最常见的多维数组是二维数组，通常用于表示表格、矩阵或网格等结构

【引例】气象研究员 Tempest Cloud 为完成她的研究项目要分析 5 年内每个月的降水量数据，她首先要解决的问题是如何表示数据
一个方案是**[①]创建 60 个变量，每个变量储存一个数据项**（我们曾经提到过这一笨拙的方案，和以前一样，这个方案并不合适)，[②]使用一个内含 60 个元素的数组比将建 60 个变量好，但是如果能把各年的数据分开储存会更好，即**[③]创建 5 个数组，每个数组 12 个元素**；然而，这样做也很麻烦，如果 Tempest 决定研究 50 年的降水量，岂不是要创建 50 个数组

处理这种情况应该使用**[④]数组的数组（二维数组）**，主数组有 5 个元素（每个元素表示一年)，每个元素是内含 12 个元素的数组（每个元素表示一个月）

float rain[5][12]; //内含 5 个数组元素的數组，每个数组元素内含 12 个 float 类型的元素

【分析】
rain 的首元素 rain[0] 是一个内含 12 个 float 类型值的数组，所以，rain[1]、rain[2] 等也是如此如果 rain[0] 是一个数组，那么它的首元素就是 rain[0][0] ，第 2 个元素是 rain[0][1] ，以此类推

我们要在气象分析程序中用到这个二维数组。该程序的目标是，计算每年的总降水量、年平均降水量和月平均降水量，要计算年总降水量，必须对一行数据求和；要计算某月份的平均降水量，必须对一列数据求和，二维数组很直观，实现这些操作也很容易

/* rain.c — 计算每年的总降水量、年平均降水量和 5 年中每月的平均降水量 */
#include <stdio.h>
#define MONTHS 12	//一年的月份数
#define YEARS 5		//年数int main(void){const float rain[YEARS][MONTHS] ={{ 4.3, 4.3, 4.3, 3.0, 2.0, 1.2, 0.2, 0.2, 0.4, 2.4, 3.5, 6.6 },{ 8.5, 8.2, 1.2, 1.6, 2.4, 0.0, 5.2, 0.9, 0.3, 0.9, 1.4, 7.3 },{ 9.1, 8.5, 6.7, 4.3, 2.1, 0.8, 0.2, 0.2, 1.1, 2.3, 6.1, 8,4 },{ 7.2, 9.9, 8.4, 3.3, 1.2, 0.8, 0.4, 0.0, 0.6, 1.7, 4.3, 6.2 },{ 7.6, 5.6, 3.8, 2.8, 3.8, 0.2, 0.0, 0.0, 0.0, 1.3, 2.6, 5.2 },};int year, month;float subtot, total;printf("YEAR   RAINFALL (inches)\n");for(year = 0, total = 0; year < YEARS; year++){for(month = 0, subtot = 0; month < MONTHS; month++){subtot += rain[year][month];	//每一年，各月的降水量总和}printf("%5d %15.lf\n", 2010 + year, subtot);total += subtot;	//5年的总降水量}printf("\nThe yearly average is %.lf inches.\n\n", total / YEARS);printf("MONTHLY AVERAGE:\n\n");printf("Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct");printf("Nov Dec\n");for(month = 0; month < MONTHS; month++){for(year = 0, subtot = 0; year < YEARS; year++){subtot += rain[year][month];}printf("%4.lf", subtot / YEARS);}printf("\n");return 0;
}