C语言教程（十二）：C 语言数组详解

一、引言数组的基本概念

        数组是一组具有相同数据类型的元素的集合，这些元素在内存中连续存储。通过一个统一的数组名和下标来访问数组中的每个元素。使用数组可以方便地处理大量相同类型的数据，避免为每个数据单独定义变量。
 

二、一维数组

  2.1 数组的定义

        定义一维数组的语法格式为：数据类型  数组名[数组大小];

        数据类型：指定数组中元素的数据类型，如 `int`、`float`、`char` 等。

        数组名：是用户自定义的标识符，用于标识这个数组。

        数组大小：表示数组中元素的个数，必须是一个常量表达式。

        例子：定义一个包含 5 个整数的数组：int numbers[5];

  2.2 数组的初始化

        完全初始化：在定义数组时，为数组的每个元素都提供初始值。int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

        部分初始化：只提供部分元素的初始值，未提供初始值的元素会被自动初始化为 0。int numbers[5] = {1, 2};  // 等价于 {1, 2, 0, 0, 0}

        省略数组大小：如果在初始化时提供了所有元素的初始值，可以省略数组大小，编译器会根据初始值的个数自动确定数组大小。int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 数组大小为 5

  2.3 数组元素的访问

        数组元素通过下标来访问，下标从 0 开始。例如，访问 `numbers` 数组的第一个元素：

#include <stdio.h>int main() {int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};printf("数组的第一个元素: %d\n", numbers[0]);return 0;}

  2.4 数组的遍历

        可以使用循环来遍历数组中的所有元素。例如，使用 `for` 循环输出 `numbers` 数组的所有元素：

#include <stdio.h>int main() {int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", numbers[i]);}printf("\n");return 0;}

三、多维数组

   3.1 二维数组的定义

        二维数组可以看作是一个表格，有行和列。定义二维数组的语法格式为：

数据类型 数组名[行数][列数];

例子：定义一个 3 行 4 列的二维整数数组：int matrix[3][4];

   3.2 二维数组的初始化

        按行初始化：
 

​​​​​​​int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};

        连续初始化：

int matrix[3][4] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};

        同样可以进行部分初始化，未初始化的元素会被自动初始化为 0。

  3.3 二维数组元素的访问

        通过行下标和列下标来访问二维数组的元素，行下标和列下标都从 0 开始。例如，访问 `matrix` 数组第 2 行第 3 列的元素：

#include <stdio.h>int main() {int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};printf("第 2 行第 3 列的元素: %d\n", matrix[1][2]);return 0;
}

   3.4 二维数组的遍历

        可以使用嵌套循环来遍历二维数组的所有元素。例如，使用嵌套 `for` 循环输出 `matrix` 数组的所有元素：

#include <stdio.h>int main() {int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {printf("%d ", matrix[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

四、字符数组与字符串

  4.1 字符数组的定义与初始化

        字符数组用于存储字符序列，定义和初始化方式与普通数组类似。例如：char str[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};这里的 `'\0'` 是字符串结束符，用于标识字符串的结束。

  4.2 字符串的初始化简化形式

        可以使用字符串字面量来初始化字符数组：char str[] = "Hello";编译器会自动在字符串末尾添加 `'\0'`。

  4.3 字符串的输入输出

        输出：使用 `printf` 函数，格式控制符为 `%s`。

#include <stdio.h>int main() {char str[] = "Hello";printf("%s\n", str);return 0;
}

        输入：使用 `scanf` 函数，格式控制符为 `%s`。但要注意 `scanf` 遇到空格会停止读取。

#include <stdio.h>int main() {char str[100];scanf("%s", str);printf("你输入的字符串是: %s\n", str);return 0;
}

        也可以使用 `fgets` 函数来读取包含空格的字符串：

#include <stdio.h>int main() {char str[100];fgets(str, sizeof(str), stdin);printf("你输入的字符串是: %s\n", str);return 0;
}

五、数组与指针

  5.1 数组名与指针的关系

        数组名在大多数情况下会被隐式转换为指向数组第一个元素的指针。例如：

#include <stdio.h>int main() {int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};int *ptr = numbers;  // numbers 被转换为指向第一个元素的指针printf("数组的第一个元素: %d\n", *ptr);return 0;
}

  5.2 通过指针访问数组元素

        可以使用指针的算术运算来访问数组元素。例如：

#include <stdio.h>int main() {int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};int *ptr = numbers;for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", *(ptr + i));}printf("\n");return 0;
}

六、注意事项

数组越界：访问数组元素时，下标必须在合法范围内（0 到数组大小 - 1），否则会导致数组越界，可能引发未定义行为。

数组大小固定：C 语言中的数组大小在定义时必须确定，不能动态改变。如果需要动态数组，可以使用动态内存分配函数（如 `malloc`、`calloc`、`realloc`）。