C语言入门（16）——C语言的数组

和结构体类似，数组也是一种复合数据类型，它由一系列相同类型的元素组成。C语言支持一维数组和多维数组。如果一个数组的所有元素都不是数组，那么该数组称为一维数组。

一维数组的定义方式

在C语言中使用数组必须先进行定义。一维数组的定义方式为：

    类型说明符 数组名 [常量表达式];

其中，类型说明符是任一种基本数据类型或构造数据类型。数组名是用户定义的数组标识符。方括号中的常量表达式表示数据元素的个数，也称为数组的长度。例如：

int a[10]; /* 说明整型数组a，有10个元素 */
float b[10], c[20];  /* 说明实型数组b，有10个元素，实型数组c，有20个元素 */
char ch[20];  /* 说明字符数组ch，有20个元素 */

对于数组类型说明应注意以下几点：

1、 数组的类型实际上是指数组元素的取值类型。对于同一个数组，其所有元素的数据类型都是相同的。

2、 数组名的书写规则应符合标识符的书写规定。

3、 数组名不能与其它变量名相同。例如：

int main(){
   int a;
   float a[10];
}

是错误的。

4、 方括号中常量表达式表示数组元素的个数，如a[5]表示数组a有5个元素。但是其下标从0开始计算。因此5个元素分别为a[0],a[1], a[2], a[3], a[4]。

5、 不能在方括号中用变量来表示元素的个数，但是可以是符号常数或常量表达式。例如：

#define FD 5
int main(){
   int a[3+2],b[7+FD];
}

是合法的。但是下述说明方式是错误的。

int main() {
   int n=5;
   int a[n];
}

6、 允许在同一个类型说明中，说明多个数组和多个变量。例如：

int a,b,c,d,k1[10],k2[20];

一维数组元素的引用

数组元素是组成数组的基本单元。数组元素也是一种变量，其标识方法为数组名后跟一个下标。下标表示了元素在数组中的顺序号。数组元素的一般形式为：

    数组名[下标]

其中下标只能为整型常量或整型表达式。如为小数时，C编译将自动取整。例如：

   a[5]
   a[i+j]
   a[i++]

都是合法的数组元素。

数组元素通常也称为下标变量。必须先定义数组，才能使用下标变量。在C语言中只能逐个地使用下标变量，而不能一次引用整个数组。例如，输出有10个元素的数组必须使用循环语句逐个输出各下标变量：

for(i=0; i<10; i++)
   printf("%d",a[i]);

而不能用一个语句输出整个数组。因此，下面的写法是错误的：

printf("%d",a);

错误写法1：

int main(void){
   int i,a[10];
   for(i=0;i<=9;i++)
       a[i]=i;
   for(i=9;i>=0;i--)
       printf("%d ",a[i]);
}

错误写法2：

int main(void){
   int i,a[10];
   for(i=0;i<10;)
       a[i++]=i;
   for(i=9;i>=0;i--)
       printf("%d",a[i]);
}

错误写法3：

int main(void){
   int i,a[10];
   for(i=0;i<10;)
       a[i++]=2*i+1;
   for(i=0;i<=9;i++)
       printf("%d ",a[i]);
   printf("\n%d %d\n",a[5.2],a[5.8]);
}

本例中用一个循环语句给a数组各元素送入奇数值，然后用第二个循环语句输出各个奇数。在第一个 for语句中，表达式3省略了。在下标变量中使用了表达式i++，用以修改循环变量。当然第二个for语句也可以这样作，C语言允许用表达式表示下标。程序中最后一个printf语句输出了两次a[5]的值，可以看出当下标不为整数时将自动取整。

一维数组的初始化

给数组赋值的方法除了用赋值语句对数组元素逐个赋值外，还可采用初始化赋值和动态赋值的方法。

数组初始化赋值是指在数组定义时给数组元素赋予初值。数组初始化是在编译阶段进行的。这样将减少运行时间，提高效率。初始化赋值的一般形式为：

类型说明符 数组名[常量表达式] = { 值, 值……值 };

其中在{ }中的各数据值即为各元素的初值，各值之间用逗号间隔。例如：

int a[10]={ 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };

相当于

a[0]=0; a[1]=1 ... a[9]=9;

C语言对数组的初始化赋值还有以下几点规定：

1、 可以只给部分元素赋初值。当{ }中值的个数少于元素个数时，只 给前面部分元素赋值。例如：

int a[10]={0,1,2,3,4};

表示只给a[0]～a[4]5个元素赋值，而后5个元素自动赋0值。

2、 只能给元素逐个赋值，不能给数组整体赋值。例如给十个元素全部赋1值，只能写为：

int a[10]={1,1,1,1,1,1,1,1,1,1};

而不能写为：

int a[10]=1;

3、 如给全部元素赋值，则在数组说明中，可以不给出数组元素的个数。例如：

int a[5]={1,2,3,4,5};

可写为：

int a[]={1,2,3,4,5};

可以在程序执行过程中，对数组作动态赋值。这时可用循环语句配合scanf函数逐个对数组元素赋值。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    inti, max, a[10];
    printf("请输入10个数字，用回车分隔:\n");
    for(i = 0; i < 10; i++)
        scanf("%d", &a[i]);
    max =a[0];
    for(i = 1; i<10; i++)
    if(a[i]>max) max = a[i];
    printf("maxmum=%d\n", max);
    system("pause");
    return0;
}

运行结果：

本例程序中第一个for语句逐个输入10个数到数组a中。然后把a[0]送入max中。在第二个for语句中，从a[1]到a[9]逐个与max中的内容比较，若比max的值大，则把该下标变量送入max中，因此max总是在已比较过的下标变量中为最大者。比较结束，输出max的值。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    inti, j, p, q, s, a[10];
    printf("请输入10个数字，用回车分隔:\n");
    for(i = 0; i < 10; i++)
        scanf("%d", &a[i]);
    for(i = 0; i < 10; i++){
        p = i;q = a[i];
        for(j = i + 1; j < 10; j++)
        if(q < a[j]){
            p= j; q = a[j];
        }
        if(i != p){
            s= a[i];
            a[i]= a[p];
            a[p]= s;
        }
        printf("%d  ",a[i]);
    }
    printf("\n");
    system("pause");
    return0;
}

运行结果：

本例程序中用了两个并列的for循环语句，在第二个for 语句中又嵌套了一个循环语句。第一个for语句用于输入10个元素的初值。第二个for语句用于排序。本程序的排序采用逐个比较的方法进行。在i次循环时，把第一个元素的下标i赋于p，而把该下标变量值a[i]赋于q。然后进入小循环，从a[i+1]起到最后一个元素止逐个与a[i]作比较，有比a[i]大者则将其下标送p，元素值送q。一次循环结束后，p即为最大元素的下标，q则为该元素值。若此时i≠p，说明p,q值均已不是进入小循环之前所赋之值，则交换a[i]和a[p]之值。此时a[i]为已排序完毕的元素。输出该值之后转入下一次循环。对i+1以后各个元素排序。

一维数组只有一个下标，称为一维数组，其数组元素也称为单下标变量。在实际问题中有很多量是二维的或多维的，因此C语言允许构造多维数组。多维数组元素有多个下标，以标识它在数组中的位置，所以也称为多下标变量。本节只介绍二维数组，多维数组可由二维数组类推而得到。

二维数组的定义

二维数组定义的一般形式是：

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表示第一维下标的长度，常量表达式2 表示第二维下标的长度。例如：

int a[3][4];

说明了一个三行四列的数组，数组名为a，其下标变量的类型为整型。该数组的下标变量共有3×4个，即：

   a[0][0], a[0][1], a[0][2], a[0][3]
   a[1][0], a[1][1], a[1][2], a[1][3]
   a[2][0], a[2][1], a[2][2], a[2][3]

二维数组在概念上是二维的，即是说其下标在两个方向上变化，下标变量在数组中的位置也处于一个平面之中，而不是象一维数组只是一个向量。但是，实际的硬件存储器却是连续编址的，也就是说存储器单元是按一维线性排列的。如何在一维存储器中存放二维数组，可有两种方式：一种是按行排列，即放完一行之后顺次放入第二行。另一种是按列排列，即放完一列之后再顺次放入第二列。

在C语言中，二维数组是按行排列的。即，先存放a[0]行，再存放a[1]行，最后存放a[2]行。每行中有四个元素也是依次存放。由于数组a说明为int类型，该类型占两个字节的内存空间，所以每个元素均占有两个字节。

二维数组元素的引用

二维数组的元素也称为双下标变量，其表示的形式为：

    数组名[下标][下标]

其中下标应为整型常量或整型表达式。例如：

   a[3][4]

表示a数组三行四列的元素。

下标变量和数组说明在形式中有些相似，但这两者具有完全不同的含义。数组说明的方括号中给出的是某一维的长度，即可取下标的最大值；而数组元素中的下标是该元素在数组中的位置标识。前者只能是常量，后者可以是常量，变量或表达式。

例如一个学习小组有5个人，每个人有三门课的考试成绩。求全组分科的平均成绩和各科总平均成绩。

可设一个二维数组a[5][3]存放五个人三门课的成绩。再设一个一维数组v[3]存放所求得各分科平均成绩，设变量average 为全组各科总平均成绩。编程如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    inti, j, s = 0, average, v[3], a[5][3];
    printf("请输入分数，用回车分隔\n");
    for(i = 0; i < 3; i++){
        for(j = 0; j < 5; j++){
            scanf("%d", &a[j][i]);
            s= s + a[j][i];
        }
        v[i] =s / 5;
        s = 0;
    }
    average =(v[0] + v[1] + v[2]) / 3;
    printf("math:%d\n C:%d\n Java:%d\n", v[0],v[1], v[2]);
    printf("total:%d\n", average);

    printf("\n");
    system("pause");
    return0;
}

程序中首先用了一个双重循环。在内循环中依次读入某一门课程的各个学生的成绩，并把这些成绩累加起来，退出内循环后再把该累加成绩除以5送入v[i]之中，这就是该门课程的平均成绩。外循环共循环三次，分别求出三门课各自的平均成绩并存放在v数组之中。退出外循环之后，把v[0]、v[1]、v[2]相加除以3即得到各科总平均成绩。最后按题意输出各个成绩。

二维数组的初始化

二维数组初始化也是在类型说明时给各下标变量赋以初值。二维数组可按行分段赋值，也可按行连续赋值。

例如对数组a[5][3]：

按行分段赋值可写为：

int a[5][3]={ {80,75,92}, {61,65,71},{59,63,70}, {85,87,90}, {76,77,85} };

按行连续赋值可写为：

int a[5][3]={80,75,92,61,65,71,59,63,70,85,87,90,76,77,85};

这两种赋初值的结果是完全相同的。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    inti, j, s = 0, average, v[3];
    inta[5][3] = { { 80, 75, 92 }, { 61, 65, 71 }, { 59, 63, 70 }, { 85, 87, 90 }, {76, 77, 85 } };
    for(i = 0; i < 3; i++){
        for(j = 0; j < 5; j++)
            s= s + a[j][i];
        v[i] =s / 5;
        s = 0;
    }
    average =(v[0] + v[1] + v[2]) / 3;

    printf(" math:%d\n C:%d\n Java:%d\n", v[0],v[1], v[2]);
    printf(" total:%d\n", average);

    system("pause");
    return0;
}

运行结果：

对于二维数组初始化赋值还有以下说明：

1、可以只对部分元素赋初值，未赋初值的元素自动取0值。例如：

int a[3][3]={{1},{2},{3}};

是对每一行的第一列元素赋值，未赋值的元素取0值。赋值后各元素的值为：

1  0  0

2  0  0

3  0  0

int a [3][3]={{0,1},{0,0,2},{3}};

赋值后的元素值为：

0  1  0

0  0  2

3  0  0

2、如对全部元素赋初值，则第一维的长度可以不给出。例如：

int a[3][3]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};

可以写为：

int a[][3]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};

3、数组是一种构造类型的数据。二维数组可以看作是由一维数组的嵌套而构成的。设一维数组的每个元素都又是一个数组，就组成了二维数组。当然，前提是各元素类型必须相同。根据这样的分析，一个二维数组也可以分解为多个一维数组。C语言允许这种分解。

如二维数组a[3][4]，可分解为三个一维数组，其数组名分别为：

   a[0]
   a[1]
   a[2]

对这三个一维数组不需另作说明即可使用。这三个一维数组都有4个元素，例如：一维数组a[0]的元素为a[0][0],a[0][1],a[0][2],a[0][3]。必须强调的是，a[0],a[1],a[2]不能当作下标变量使用，它们是数组名，不是一个单纯的下标变量。