程序員之程序設計知識點四
4.1 一維數組
1.數組的基本概念
數組是一組同類對象集合的一種表示。在C語言中，數組類型是這樣一種數據結構：數組所有元素的數據類型相同，元素個數固定，其元素按順序存放，每個元素對應一個序號（稱為下標），數組元素的下標從0開始順序編號，各元素按下標存取（引用）。數組元素變量能與相同類型的獨立的變量一樣使用。引用數組元素變量所需的下標個數由數組的維數決定，數組有一維數組、二維數組或多維數組之分。
2.一線數組的定義
一維數組的定義形式為：
類型說明符數組名［常量表達式」;
例如：
int a[5] ;
定義一個名為a的數組，它有五個元素，每個元素都是整型。數組定義包含以下幾個要點：
（1）類型說明符用來指明數組元素的類型，同一數組的諸元素，它們的類型是相同的。
（2）數組是一個變量，與一般變量一樣，用標識符命名，數組名遵守標識符的命名規則。
（3）方括號“[]”是數組的標志，方括號中的常量表達式的值表示數組的元素個數，即數組的長度。例如，int a[5]中的 5表示數組 a有5個元素，下標從0開始，這五個元素分別是：a[0]、a[1]、a[2]、a[3]和a[4]。
（4）常量表達式通常是整型常量、符號常量或sizeof（類型名），以及由它們組成的常量表達式。定義數組大小用常量表達式，就是說數組的大小是固定的，不可以包含引用變量值的表達式來定義數組的大小。
（5）C語言有一個約定，當數組名單獨出現在表達式中時，數組名可以代表為它分配的內存區域的開始地址，即數組中下標為0的元素的地址。在這種情況下，數組名起著一個常量的作用，即a與&a[0]作用一樣。如代碼scanf(“%d”，&a[0])與 scanf(“%d”，a)都是為數組a的***個元素輸入值。
3.一維數組的初始化
可在數組定義同時，給出數組元素的初值。這種表述形式稱為數組初始化。數組初始化可用以下幾種方法實現：
（1）數組定義時，順序列出數組全部元素的初值。例如：
int d[5]＝{0，l，2，3，4};
將數組元素的初值依次寫在一對花括弧內。經上面定義和初始化之后，就有d[0]＝0.d[l]＝l、d[2]＝2、d[3]＝3、d[4]＝4。
（2）只給數組的前面一部分元素設定初值。例如：
int e[5]={0,l, 2};
定義數組e有5個整型元素，其中前三個元素設定了初值，而后兩個元素末明確地設定初值。系統約定，當一個數組的部分元素被設定初值后，對于元素為數值型的數組，那些末明確設定初值的元素自動被設定0值。所以數組e的后兩個元素的初值為0。但是，當定義數組時，如未對它的元素指定過初值，對于內部的局部數組，則它的元素的值是不確定的。
（3）當對數組的全部元素都明確設定初值時，可以不指定數組元素的個數。例如：
int g[]={5,6,7，8，9};
系統根據初始化的花括號內的初值個數確定數組的元素個數，所以數組g有五個元素。但若提供的初值個數小于數組希望的元素個數時，則方括號中的數組元素個數不能省略。如代碼int b[10]＝{1，2，3，4，5}定義數組 b有10個元素，前五個元素如設定所示，后五個元素都為0。反之，如提供的初值個數超過了數組元素個數，就是一個錯誤。
4.一維數組元素的引用
程序定義了數組后，就可引用數組的元素。引用數組元素的一般形式為：
數組名[下標]
其中下標可以是整型常量、整型變量或整型表達式。例如，數組a的五個元素可分別用a[0]、a[l]、a[2]、a[3]、a[4]來引用它們。
設有定義：
int x[20], i;
以下代碼實現順序輸入數組X的全部元素：
for(i＝0;i<20;i++)
scanf(“%d”,&x[i]);
4.2 二維數組和多維數組
1.多維數組定義
數組也可以是多維的。現以二維數組為例介紹二維及二維以上的多維數組。二維數組的定義形式為：
類型說明符 數組名「常量表達式」［常量表達式」;
通常多維數組的定義形式有連續兩個或兩個以上“「常量表達式」”。例如：
float a[2][3],b[3][4]; /*兩個二維數組*/
float c[2][2][3];/*一個三維數組*/
定義數組a為2行3列，數組b為3行4列。C語言把二維數組看作是一種特殊的一維數組，即它的元素又是一個數組。例如，對于上述定義的數組a，把它看作有兩個元素的一維數組：
a[0]和 a[l]
每個元素又是一個包含3個元素的一維數組。通常，一個n維數組可看作是一個一維數組，而它的元素是一個（n-1）維的數組。C語言對多維數組的這種觀點和處理方法，使數組的初始化、引用數組的元素以及用指針表示數組帶來很大的方便。
在C語言中，二維數組的元素的存放順序是按行存放的，即從數組的首地址開始，先順序存放***行的元素，再存放第二行的元素。通常，對于一個多維數組，它的元素在內存中的存放順序有這樣特點：***維的下標變化最慢，最右邊的下標變化最快。
2.引用多維數組元素
引用二維數組元素的表示形式為：
數組名[下標][下標]
通常，引用n維數組元素的表示形式為數組名之后緊接連續n個“[下標]”。
在用下標引用數組的元素時，應該注意下標值的有效性，應在已定義的對應維大小的范圍內，即大于等于0和小于對應維的元素個數。
3.多線數組初始化
多維數組的初始化方法也有多種，以二維數組的初始化方法為例說明其初始化方法。
（1）按行給二維數組的全部元素賦初值。例如：
int al[2][3]＝{{1，2，3 },{4，5，6 }};
這種賦初值方法比較直觀，***個花括弧內的數據給***行的元素賦初值，第二個花括弧內的數據給第二行的元素賦初值，依次類推，按行給數組的全部元素賦初值。
（2）按元素的存儲順序給數組元素賦初值。例如：
int a2[2][3]＝{1，2，3，4，5，6 };
這種賦初值方法結構性差，容易遺漏。
（3）按行給數組的部分元素賦初值。例如：
int a3[2][3]={{1,2}，{0，5}};
其效果是使a3[0][0]＝l，a3[0][1]＝2，a3[1][0]＝0，a3[1][l]＝5，其余均為0。
（4）按元素的存儲順序給前面部分元素賦初值。例如：
int a4[2][3]＝{1，2，3，4 }；
其效果是使a4[0][0]＝1，a4[0][l]＝2，a4[0][2]＝3，a4[1][0]＝4，其余均為0。
（5）按元素的存儲順序，給數組部分或全部元素賦初值，并且不指定***維的元素個數。例如：
int a5[][3]＝{l,2，3，4，5 };
系統會根據結出的初始數據個數和其它維的元素個數確定***維的元素個數。其效果是使：
a5[0][0]＝1，a5[0][1]＝2，a5[0][2]＝3，
a5[1][0]＝4，a5[l][l]＝5，a5[1][2]＝0。
所以數組a5有2行。
（6）用按行賦初值方法，對各行的部分或全部元素賦初值，并省略***維的元素個數。例如：
int a6[][3]＝{{O，2},{}};
也能確定數組a6共有2行。
4.3 字符數組和字符串
1.字符數組
如果數組的元素類型是字符型（char），則此數組就是字符數組。字符數組的每個元素只能存放一個字符（ 存放字符的ASCII代碼）。
字符數組的定義形式與其它數組的定義形式一樣：
char字符數組名[元素個數]；
例如：
char S[5];
表示數組S有五個元素，每個元素能存放一個字符，整個數組最多可存放五個字符。字符數組元素的引用方法也與普通數組元素的引用方法相同。
字符數組也可與普通數組一樣的初始化，字符數組也可利用字符串常量給字符數組初始化。例如：
char aStr[]={“12345”};
并可省略花括弧，簡單地寫為：
char aStr[]＝“ 12345” ;
注意：字符數組aStr[]的元素有六個，不是五個。用字符串常量對字符數組初始化，C系統會在字符列末尾添加一個字符串結束符。
2.字符串
稱最后有字符率結束符‘\0’的字符序列為字符串。字符數組中存儲的字符序列本身并不要求最后一定要有字符‘\0’。但當字符數組內存儲的內容需要作為字符串時，就必須要有標記符‘\’。當字符數組內存儲的是字符串時，可用“%s”格式輸出，若是普通的字符序列，則它不能用格式“%s”輸出，而只能結合循環用格式“%c”輸出。
指定元素個數的字符數組用字符串常量給它初始化時，其元素個數不能小于字符串常量的字符數，但數組的元素個數可以等于字符串常量的字符數。例如：
char ss[3]＝“abc”;
則， ss[0]＝‘a’，ss[l]＝‘b’， ss[2]＝‘c’。此時，字符數組ss中存儲的是字符序列，不是字符串。
字符率結束標記符的代碼是8位全0，稱為空字符，程序用‘\0’來標記。字符串的結束標記符緊接在字符串的有效字符列之后。例如，一個有8個有效字符的字符串，其長度為8個字符，但在它的第九個位置存有結束標記符‘\0’。
請讀者注意以下幾點：
（1）字符率與存儲字符串的字符數組有區別。字符率的有效字符是指從所指位置的***個字符開始至字符串結束標記符之前的那些字符。格式符“%s”只輸出字符串的有效字符，而不會再繼續輸出字符率結束標記符及其之后的字符。例如：
char str[50]＝“Pas\0cal Cobol Fortran C”;
printf(“%s\n”，str);
將只輸出：
Pas
而實際上，數組str[]字符率結束符之后還存有其它許多字符。
（2）用“%s”格式輸出字符串時，不包括字符串結束標記符。對應的輸出項是字符串或字符串名。字符數組名可作為字符串名。對于上例，寫成：
printf(“%s”，s[0]);
是錯誤的。因s[0]是數組s的元素，是一個字符，不是字符串。
（3）在調用scanf()為字符數組輸入字符串時，輸入項是數組名，不要加地址運算符&。
（4）若用“%c”格式結合循環輸入字符序列，若程序又想將輸入的字符序列構成字符串，則程序必須用賦值語句在字符列之后存入字符串結束標記符，使其變成字符串。
程序經常要處理許許多多的字符串，如存儲星期的名稱。同時存儲眾多字符串的一個實現方法是定義一個二維字符數組，讓二維數組的每一行存儲一個字符串。這樣做，要求數組每行元素個數應比可能最長的字符串字符個數還要多1個。如下面的示例所示：
char weekDay[][9]= {“Sunday”, “Monday”, “Tuesday”, “Wednesday”, “Thursday”, “ Friday”, “Saturday”};
在C程序中，存儲多個字符串更好的方法是用指針數組。
3.常用字符串庫函數
求字符串長度函數strlen()
函數調用 strlen(str)返回str中的有效字符（不包括‘\0’）的個數。
字符串拷貝函數strcpy()
函數調用Strcpy(strl，str2)將字符串str2拷貝到字符數組strl。要求字符數組strl足夠大，以便能容納被拷貝的str2的全部內容。
限制字符數的字符串拷貝函數strncpy()
函數調用strncpy(strl，str2，n)的作用是將str2中的前n個字符拷貝到strl（并附加‘\0’）。其中n是整型表達式，指明欲拷貝的字符個數。如果str2中的字符個數不多于n，則函數調用strncpy(strl，str2，n)等價于strcpy(strl，str2)。
字符串連接函數strcat()
函數調用strcat(strl，str2)將str2內容拷貝接在字符數組strl中的字符串的后面。要求字符數組strl必須足夠大，以便還能容納str2的內容。該函數調用返回strl的開始地址。注意：字符串連接前，strl和str2都各自有‘\0’，連接后，strl中原來的‘\0’在拷貝時被覆蓋掉，而在新的字符率有效字符之后再保留一個‘\0’。例如：
char strl[30]＝“Beijing”;
char str2[30]＝“ Shanghai”;
函數調用
strcat(strl，str2);
printf(“%s \n”，strl);
將輸出：
BeijingShanghai
字符串比較函數strcmp()
函數調用strcmp(strl，str2)批較兩個字符串的大小，對兩個字符串自左至右逐對字符相比較（按字符的 ASCII代碼值的大小），直至出現不同的字符或遇到‘\' 字符為止。如直至'\' 字符，全部字符都相同，則認為相等，函數返回0值；若出現不相同的字符，則以這***對不相同的字符比較結果為準，若strl的那個不相同字符小于str2的相應字符，函數返回一個負整數；反之，返回一個正整數。
注意：對字符串不允許施行關系運算符比較兩字符之間的大小關系，必須類似于本函數那樣，通過逐個字符的比較來實現。
字符串輸出函數puts（ ）
函數調用 puts(str)將 str的字符串輸出到終端，并將 str中的'\’以字符轉換成換行符‘\n’輸出。即輸出字符串內容后，并換行。所以，puts(str)相當于printf(“%s\n”，str)。
字符串輸入函數gets( )
函數調用gets(str)從終端輸入字符序列（包括空白符）到字符數組str，字符序列以回車符作為結束，并將輸入時的回車符轉換成‘\’字符存儲。該函數調用返回str的存儲開始地址。調用get()函數與用“%s”格式調用格式輸入函數scanf輸入字符串不同，后者會自動跳過前導空白符，并以非空白符之后的空白符結束。前者用于輸入一行內的全部字符，包括可能有的空白符，存放于字符數組str，并將最后讀人的換行符轉換成字符率結束標記存儲在str中。
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