《C语言程序设计》课件第5章

第5章数组5.1一维数组

5.2二维数组

5.3字符数组

5.1一维数组

5.1.1一维数组的定义格式

一维数组的定义格式如下：

类型说明符

数组名[常量表达式]；

例如，语句“floata[6],b[10];”表示定义了一个可存放6个float类型数据的一维数组a和一个可存放10个float类型数据的一维数组b。

说明：

(1)数组名应符合标识符的命名规则，例如a12、gain_ratio是合法的数组名。

(2)方括号内的常量表达式表示数组元素的个数，即数组长度。可以是整型常量或整型常量表达式，也可以是符号常量，但不能包含变量。

(3)数组的数据类型既可以是基本类型，也可以是构造类型等。

(4) C编译系统为数组分配连续的内存单元。数组元素的相对次序由下标来表示。数组元素的下标是从0开始的整数。

上面定义的数组a的存储示意图如图5.1所示。图5.1数组的存储示意图5.1.2一维数组的引用

在C语言中不能引用整个数组，只能引用单个数组元素。一个数组元素相当于一个变量，它的使用与同类型的普通变量是相同的。但数组元素特定的引用形式会给编程带来很多方便。

一维数组元素的引用形式为

数组名[下标]

说明：

(1)数组名后面方括号内是数组下标，下标表示该元素是数组的第几个元素。数组名后面方括号内的内容只有在数组定义时才是数组的长度，其他时候都是数组下标。

(2)数组元素的下标是整型的常量、变量或表达式。下标的取值范围是0～数组长度－1的整型值。

(3) C程序运行时，编译系统并不检查数组元素的下标是否越界，需要编程人员自己保证数组元素的下标不要越界。

例如，对于语句“floata[8];intx=2;”，数组元素a[0]、a[6]、a[5+1]、a[x]、a[3*x]都是合法引用；而a[－5]、a[8]、a[5.2] 是非法的引用。注意，a[8] 虽然非法，但是编译系统不报错。对a[8]的操作实际是对内存其他空间的操作，因此可能造成严重后果。5.1.3一维数组的初始化

数组的初始化就是给数组元素赋初值。数组的初始化操作既可以在数组定义之后进行，也可以在数组定义时进行。

如果在数组定义之后进行初始化操作，则只能对每个数组元素一一赋值。例如：

intarr[10],i;

for(i=0;i<10;i++)arr[i]=i;

如果在定义数组时完成数组的初始化操作，则需要将数组元素的初值依次放在一对花括号中，并用赋值符号与数组连接。定义数组时赋初值的形式为

类型说明符数组名[常量表达式]={初值列表}；说明：

(1)花括号内各个初值之间用逗号分隔，数值类型必须与数组类型一致。系统将按初值的排列顺序给数组元素赋值。例如，语句“intarr[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};”在定义数组arr的同时，将0、1、2、3、4、5、6、7、8、9依次赋给数组元素arr[0]、arr[1]、arr[2]、arr[3]、arr[4]、arr[5]、arr[6]、arr[7]、arr[8]、arr[9]。

(2)花括号中初值的数量必须小于等于数组长度。当初值数量小于数组长度时，数值型数组的后面没有初值的元素由系统自动赋值为0。例如，对于语句“intarr[6]={0,1,2};”arr[0]、arr[1]、arr[2] 的值依次为0、1、2，其他元素即arr[3]、arr[4]、arr[5] 的值均为0。

(3)若给数组的所有元素赋初值，可以省略数组的长度。系统会根据所赋初值的个数确定数组的长度。例如，语句“intarr[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};”定义数组arr的长度为10，相当于语句“intarr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};”。

5.1.4一维数组应用举例

【例5.1】

求10个整数的平均值。

问题分析：首先输入10个整数，然后对这10个整数求和，再求平均值，最后输出结果。

程序如下：程序运行结果如图5.2所示。图5.2例5.1的运行结果

【例5.2】

编写程序，找出10个整数中的最小值及其位置。

问题分析：首先输入10个整数，然后找出其中的最小值及其位置，最后输出结果。其中最主要的功能是求最小值及其位置，完成这一功能的主要步骤如下：

(1)定义变量min以记录最小值的位置，即下标号，程序开始时假定第一个数为最小值，也就是位置min为0；

(2)将min位置的数和数组的下一个数进行比较，如果下一个数更小，则更改min值为更小数的位置；

(3)比较完数组中所有的数，位置min上的数就是最小值，否则转向步骤(2)继续执行。

假设数组x的10个数依次为3、2、7、1、4、8、5、11、4、9，则寻找最小值及其位置的过程应该为

同样的方式将x[min] 依次与x[5]、x[6]、x[7]、x[8]、x[9] 相比较。每次比较均为x[min] 小，因此min值不变，最终min的值为3。图5.3例5.2的运行结果类似地，请思考如何查找一个数列中最大值的位置。

【例5.3】

在递减的有序数列中，插入一个数x，使得数列仍然有序(如果有相同的数则不插入)。

问题分析：本题相当于在一个有序的数组中寻找合适的位置插入一个元素。问题的解决可分为两个步骤：

(1)寻找插入位置：由于是递减的序列，所以插入位置应该是在第一个小于x的数组元素的前面(假定找到的位置为k)；

(2)如果第k个元素等于x，则不须插入，否则执行插入操作：

①第k个元素及其后面的元素都后移一位。

②插入元素在k位置。

程序如下：图5.4例5.3的运行结果请思考：移动元素可不可以从前面的元素开始移动(即先移动插入位置的元素，最后移动最后一个元素)？为什么？如果可以有重复数据，程序该如何编写？

【例5.4】

用冒泡法对10个数进行排序(由小到大)。冒泡法思路是：从前到后扫描数据序列，比较相邻两个数的大小，将小的数调到前头，大的数沉底。假设对6个数据进行排序的过程如图5.5所示。图5.5冒泡法排序原理图问题分析：假设有6个数据，第一次将8和9进行比较后对调，第二次将9(下沉了一位)和5进行比较后对调……直到所有的数均比较完毕后，9已沉到了最底层，这时，最小的数0上浮了一位，经第一趟(共5次)后，已得到最大的数。然后进行第二趟对余下来的数据进行比较，第二趟要比第一趟少比较1次，即只需4次即可比较出最大的数。依次类推，比较完毕后得到的就是按顺序排列的数据。

对10个数排序的程序如下：运行结果如图5.6所示。图5.6例5.4的运行结果 5.2二维数组

含有两个下标的数组称为二维数组，其中的数据是按照行列的格式排列的，即数据分为若干行、若干列。C语言规定：二维数组的行下标和列下标均是从0开始的。

5.2.1二维数组的定义格式

二维数组的定义格式如下：

类型说明符数组名[常量表达式1][常量表达式2];

例如，语句“intb[4][3];”表示定义了一个具有4行3列的整型数据的二维数组b。说明：

(1)二维数组定义中，数组名、数据类型的定义方式和一维数组相同，不同的只是数组名后面紧跟两个方括号；两个常量表达式，常量表达式1表示数组的行数，常量表达式2表示每行数据的个数，即列数。数组的元素个数就是两个常量表达式之积。

(2)二维数组只是在逻辑上是二维的，从存储上看，二维数组仍然存储在一维线性空间。C语言中，按照行优先方式存储二维数组，即先存放第0行的元素，再连续存放第1行的元素……例如，上面定义的b是一个4行3列的数组，它在内存中的存储示意图如图5.7所示，它是一维线性存储空间。图5.74行3列的数组在内存中的存储示意图5.2.2二维数组的引用

二维数组也只能引用单个数组元素，不能引用整个数组。二维数组元素的引用形式为

数组名[下标1][下标2]

二维数组的下标可以是整型的变量、常量或表达式。第一维下标的取值范围是0～第一维长度 -1，第二维下标的取值范围是0～第二维长度 -1。例如，在语句“intb[4][3];”之后引用数组b的元素b[0][2]、b[1+1][1]、b[i][j](i、j为整型变量)是合法的引用方式，而b[2][3]、b[1.2][2]、b[6][0]、b[1,2]、b[2],[0]、b(1,2)、b(3)(1)是非法的引用方式。花括号内各个初值之间用逗号分隔，初值类型必须与数组类型一致。系统自动按数组元素在内存的顺序将初值依次赋给相应的元素。数值型数组的初值数量不足时，将0赋给其余数组元素。例如，语句“intx[2][3]={1,2,3,4,5};”之后，系统自动按数组x的元素在内存的顺序将初值依次赋给相应的元素，即x[0][0]=1，x[0][1]=2，x[0][2]=3,x[1][0]=4,x[1][1]=5。其余元素被自动赋值为0，如x[1][2]=0。

(2)赋初值时，每一行的初值放在一个花括号中，所有行的初值再放在一个花括号中。具体格式为

类型说明符数组名[常量表达式1][常量表达式2]={{第0行初值列表}，{第1行初值列表}，…}；系统将第一个花括号内数据依次赋值给数组的第0行，将第二个花括号内数据依次赋值给数组的第1行，依次类推。例如，语句“intx[4][4]={{1,2,3,4},{4,5,6},{},{7}}；”之后，系统将1、2、3、4依次赋给x[0][0]、x[0][1]、x[0][2]和x[0][3]；4、5、6依次赋给x[1][0]、x[1][1]和x[1][2]，没有列出初值的元素系统自动赋0；对应第2行的“{}”，系统给x[2][0]、x[2][1]、x[2][2]和x[2][3]均赋值0；第3行对应{7}，则系统将7赋值给x[3][0]，而x[3][1]、x[3][2]和x[3][3]均被系统赋值为0。5.2.4二维数组应用举例

【例5.5】

将一个二维数组行和列元素互换后，存到另一个二维数组中，如图5.8所示。图5.8二维数组元素互换示意图图5.9例5.5的运行结果

【例5.6】

编写程序：求一个M行N列的矩阵和一个N行W列的矩阵的乘积。

M行N列的矩阵A与N行W列的矩阵B相乘，乘积矩阵C为M行W列，其元素的计算公式为

程序运行结果如图5.10所示。图5.10例5.6的运行结果

【例5.7】

编程序查找矩阵的鞍点并输出。所谓矩阵的鞍点，就是其值在所在行最小，而在所在列最大的元素。

问题分析：根据鞍点的定义，每行都可能有一个鞍点，所以要逐行查找。查找第i行鞍点的过程可分为两个步骤：

(1)找出第i行最小值的列位置k。

(2)判断第i行第k列元素在第k列是否最大。如果最大则是鞍点；如果不是，则第i行中无鞍点。判断是否为最大值的方式是看是否有比a[i][k]大的值。

程序如下：输入了以下一个有鞍点矩阵后的运行结果如图5.11所示。

图5.11例5.7的运行结果 5.3字符数组

5.3.1字符数组的定义和引用

字符数组是指数组元素为字符型的数组。字符数组的定义、引用、初始化方式和其他类型数组非常类似。但是由于字符数组是文字型数据，因此其使用方式又有不同之处。

一维字符数组的定义格式为

char数组名[常量表达式]；

如果需存放多个字符串，则需要定义二维字符数组。二维字符数组的定义格式为

char数组名[常量表达式1][常量表达式2]；字符数组元素也可通过数组名和下标引用。

字符数组也可以在定义时初始化，方法和其他类型的数组一样，例如：

charstr1[3][8]={{'r','e','d'},{'y','e','l','l','o','w'},{'g','r','e','e','n'}}；

注意：若没有对字符数组全部元素赋值，编译系统会对剩余的元素自动赋值为空字符。空字符用'\0'来表示，它是ASCII码值为0的字符，表示什么都不做，也不显示。

在定义字符数组之后，只能逐个给数组元素赋值，例如：

charstr2[8]；

str2[0]='a';str2[1]='b';str2[2]='c';str2[3]='d';

对字符数组元素的操作只要符合字符类型的操作规则即可。图5.12例5.8的运行结果如果输入“AF5ab#$djaxf!”，则程序的运行结果如图5.13所示。图5.13例5.9的运行结果5.3.2字符串和字符数组

1.字符串的表示

编程者用字符数组处理字符串时，关心的不是数组的长度，而是有效字符串的长度。C语言中不保存字符串的长度，因此需要在字符串末尾加字符串结束标志

空字符'\0'以表示字符串结束。对于字符串常量，编译系统处理时会自动在字符串末尾处加上'\0'。因此，含有n个字符的字符串常量在内存中占n+1个字节的空间，第n+1个字节存放'\0'。例如，"s"表示含有一个字母s的字符串，在内存保存的是字母s和空字符'\0'的ASCII码值，占两个字节。""表示空串，在内存中保存的是空字符'\0'的ASCII码值，占一个字节。""表示一个含有一个空格的字符串，在内存中占两个字节；''表示空格字符，在内存中占一个字节。图5.14例5.10的运行结果

2.字符串常量赋给字符数组

若在定义字符数组的同时赋初值，则可将字符串常量赋给该字符数组。例如：

charc[20]={"Thegreatwall"};

习惯上可以省略花括号，上面定义写为

charc[20]="Thegreatwall";

数组c在内存中存储的示意图如图5.15所示。图5.15数组c在内存中存储示意图说明：

(1)若定义字符数组时完成赋初值，则可以在定义中省略数组的长度。系统会根据所赋字符串常量的实际长度来确定字符数组的长度。如上述定义也可写为

charc[]="Thegreatwall";

系统会自动确定数组c的长度为15。

(2)字符串常量末尾处有系统自动加的结束标志'\0'，所以要求数组长度比字符串长度至少大1。例如：

charc[14]="Thegreatwall";

这条语句中数组c不能满足字符串长度。

(3)除了数组定义时可以将字符串直接付给字符数组外,其他时刻只能对元素进行赋值。例如，不能用语句“c="string"；”对字符数组c赋值。图5.16例5.11的运行结果

(注意这里Γ↔☺是四个未知字符造成的)

charstr1[]="Thisisastring";和charstr2[]={'T','h','i','s','','i','s','','a','','s','t','r','i','n','g','\0'}是等效的，在内存中存储了字符串 "Thisisastring" 和一个 '\0'，数组长度都为17。但charstr3[]={'T','h','i','s','','i','s','','a','','s','t','r','i','n','g' }这条语句在内存中存放了'T'、'h'、'i'、's'、''、'i'、's'、''、'a'、''、's'、't'、'r'、'i'、'n'、'g' 共16个字符，数组长度为16。因为输出str3时没有找到结束标志，超出了数组范围，所以输出了四个未知字符。5.3.3常用字符串处理函数

为了简化程序设计的复杂度，C语言提供了大量处理字符串的库函数。这里仅介绍几个常用的函数。

1.字符串输入函数gets

1)格式

gets(字符数组)

2)功能

接收从键盘输入的一个字符串(可包含空格)并存放在字符数组中。函数的返回值是字符数组的起始地址。