C 数组

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数组(array)是若干同类变量的聚合,允许通过统一的名字引用其中的变量。数组的特定元素通过下标(index)访问。

数组是一种数据结构,可以存储相同类型元素的固定大小的顺序集合。数组用于存储数据的集合,但将数组视为相同类型变量的集合通常更有用。

不用声明单独的变量,例如 number0、number1、...和 number99,而是声明一个数组变量,例如 numbers,并使用 numbers[0]、numbers[1] 和 ...、numbers[99] 来表示个体变量。数组中的特定元素由索引访问。

所有数组都由连续的内存位置组成。最低地址对应于第一个元素,最高地址对应于最后一个元素。

声明数组

要在 C 中声明一个数组,程序员指定元素的类型和数组所需的元素数量,如下所示 -

type arrayName [ arraySize ];

这称为一数组。arraySize必须是一个大于零的整数常量,并且type可以是任何有效的 C 数据类型。例如,要声明一个名为balance的 double 类型的 10 元素数组,请使用以下语句 -

double balance[10];

这里的balance是一个变量数组,足以容纳最多 10 个双精度数。

初始化数组

您可以一个一个地初始化 C 中的数组,也可以使用单个语句初始化一个数组,如下所示 -

double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

大括号 { } 之间的值的数量不能大于我们为方括号 [ ] 之间的数组声明的元素数量。

如果省略数组的大小,则会创建一个大到足以容纳初始化的数组。因此,如果你写 -

double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};

您将创建与前面示例中完全相同的数组。以下是分配数组的单个元素的示例 -

balance[4] = 50.0;

上面的语句将数组中的第 5个元素赋值为 50.0。所有数组都有 0 作为它们的第一个元素的索引,也称为基本索引,数组的最后一个索引将是数组的总大小减 1。下面显示的是我们上面讨论的数组的图形表示 -

访问数组元素

通过索引数组名称来访问元素。这是通过将元素的索引放在数组名称之后的方括号内来完成的。例如 -

double salary = balance[9];

上面的语句将从数组中获取第 10个元素并将值分配给薪水变量。以下示例展示了如何使用上述所有三个概念,即。声明、赋值和访问数组 -

#include <stdio.h>
 
int main () {

   int n[ 10 ]; /* n is an array of 10 integers */
   int i,j;
 
   /* initialize elements of array n to 0 */         
   for ( i = 0; i < 10; i++ ) {
      n[ i ] = i + 100; /* set element at location i to i + 100 */
   }
   
   /* output each array element's value */
   for (j = 0; j < 10; j++ ) {
      printf("Element[%d] = %d\n", j, n[j] );
   }
 
   return 0;
}

编译并执行上述代码时,会产生以下结果 -

Element[0] = 100
Element[1] = 101
Element[2] = 102
Element[3] = 103
Element[4] = 104
Element[5] = 105
Element[6] = 106
Element[7] = 107
Element[8] = 108
Element[9] = 109

多维数组

C 编程语言允许多维数组。这是多维数组声明的一般形式 -

type name[size1][size2]...[sizeN];

例如,以下声明创建一个三维整数数组 -

int threedim[5][10][4];

二维数组

多维数组最简单的形式是二维数组。二维数组本质上是一维数组的列表。要声明一个大小为 [x][y] 的二维整数数组,您可以编写如下内容 -

type arrayName [ x ][ y ];

其中type可以是任何有效的 C 数据类型,而arrayName将是有效的 C 标识符。可以将二维数组视为具有 x 行数和 y 列数的表。包含三行四列的二维数组a可以显示如下 -

因此,数组a中的每个元素都由格式为 a[ i ][ j ]的元素名称标识,其中“a”是数组的名称,“i”和“j”是唯一标识的下标'a' 中的每个元素。

初始化二维数组

多维数组可以通过为每一行指定括号值来初始化。以下是一个有 3 行的数组,每行有 4 列。

int a[3][4] = {  
   {0, 1, 2, 3} ,   /*  initializers for row indexed by 0 */
   {4, 5, 6, 7} ,   /*  initializers for row indexed by 1 */
   {8, 9, 10, 11}   /*  initializers for row indexed by 2 */
};

指示预期行的嵌套大括号是可选的。以下初始化等效于前面的示例 -

int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};

访问二维数组元素

二维数组中的元素是通过下标来访问的,即数组的行索引和列索引。例如 -

int val = a[2][3];

上面的语句将从数组的第 3 行中获取第 4 个元素。您可以在上图中进行验证。让我们检查以下程序,我们使用嵌套循环来处理二维数组 -

#include <stdio.h>
 
int main () {

   /* an array with 5 rows and 2 columns*/
   int a[5][2] = { {0,0}, {1,2}, {2,4}, {3,6},{4,8}};
   int i, j;
 
   /* output each array element's value */
   for ( i = 0; i < 5; i++ ) {

      for ( j = 0; j < 2; j++ ) {
         printf("a[%d][%d] = %d\n", i,j, a[i][j] );
      }
   }
   
   return 0;
}

编译并执行上述代码时,会产生以下结果 -

a[0][0]: 0
a[0][1]: 0
a[1][0]: 1
a[1][1]: 2
a[2][0]: 2
a[2][1]: 4
a[3][0]: 3
a[3][1]: 6
a[4][0]: 4
a[4][1]: 8

如上所述,您可以拥有任意维数的数组,尽管您创建的大多数数组可能都是一维或二维的。

将数组传递给函数

您可以通过指定不带索引的数组名称将指向数组的指针传递给函数。

在 C 中将数组作为函数参数传递

如果要将一维数组作为参数传递给函数,则必须以以下三种方式之一声明形式参数,并且所有三种声明方法都会产生相似的结果,因为每种方法都告诉编译器一个整数指针正在运行被接收。同样,您可以将多维数组作为形式参数传递。

方式一

形式参数作为指针 -

void myFunction(int *param) {
   .
   .
   .
}

方式二

形式参数作为一个大小的数组 -

void myFunction(int param[10]) {
   .
   .
   .
}

方式 3

形式参数作为未调整大小的数组 -

void myFunction(int param[]) {
   .
   .
   .
}

例子

现在,考虑以下函数,它将一个数组作为一个参数以及另一个参数,并基于传递的参数,它返回通过数组传递的数字的平均值,如下所示 -

double getAverage(int arr[], int size) {

   int i;
   double avg;
   double sum = 0;

   for (i = 0; i < size; ++i) {
      sum += arr[i];
   }

   avg = sum / size;

   return avg;
}

现在,让我们按如下方式调用上述函数 -

#include <stdio.h>
 
/* function declaration */
double getAverage(int arr[], int size);

int main () {

   /* an int array with 5 elements */
   int balance[5] = {1000, 2, 3, 17, 50};
   double avg;

   /* pass pointer to the array as an argument */
   avg = getAverage( balance, 5 ) ;
 
   /* output the returned value */
   printf( "Average value is: %f ", avg );
    
   return 0;
}

当上面的代码一起编译并执行时,它会产生以下结果 -

Average value is: 214.400000

如您所见,就函数而言,数组的长度并不重要,因为 C 不执行形式参数的边界检查。

从函数返回数组

C 允许函数返回一个数组。

C 编程不允许将整个数组作为参数返回给函数。但是,您可以通过指定不带索引的数组名称来返回指向数组的指针。

如果要从函数返回一维数组,则必须声明一个返回指针的函数,如下例所示 -

int * myFunction() {
   .
   .
   .
}

要记住的第二点是C不提倡将局部变量的地址返回到函数外部,因此您必须将局部变量定义为静态变量。

现在,考虑以下函数,它将生成 10 个随机数并使用数组返回它们,并按如下方式调用此函数 -

#include <stdio.h>

/* function to generate and return random numbers */
int * getRandom( ) {

   static int  r[10];
   int i;

   /* set the seed */
   srand( (unsigned)time( NULL ) );
  
   for ( i = 0; i < 10; ++i) {
      r[i] = rand();
      printf( "r[%d] = %d\n", i, r[i]);
   }

   return r;
}

/* main function to call above defined function */
int main () {

   /* a pointer to an int */
   int *p;
   int i;

   p = getRandom();
	
   for ( i = 0; i < 10; i++ ) {
      printf( "*(p + %d) : %d\n", i, *(p + i));
   }

   return 0;
}

当上面的代码一起编译并执行时,它会产生以下结果 -

r[0] = 313959809
r[1] = 1759055877
r[2] = 1113101911
r[3] = 2133832223
r[4] = 2073354073
r[5] = 167288147
r[6] = 1827471542
r[7] = 834791014
r[8] = 1901409888
r[9] = 1990469526
*(p + 0) : 313959809
*(p + 1) : 1759055877
*(p + 2) : 1113101911
*(p + 3) : 2133832223
*(p + 4) : 2073354073
*(p + 5) : 167288147
*(p + 6) : 1827471542
*(p + 7) : 834791014
*(p + 8) : 1901409888
*(p + 9) : 1990469526

指向数组的指针

您可以通过简单地指定数组名称来生成指向数组第一个元素的指针,而无需任何索引。

在你读完“指针”一章之前,你很可能不会理解这一节。

假设您对 C 语言中的指针有所了解,让我们开始:数组名是指向数组第一个元素的常量指针。因此,在声明中 -

double balance[50];

balance是一个指向 &balance[0] 的指针,它是数组 balance 的第一个元素的地址。因此,以下程序片段将p分配为balance第一个元素的地址-

double *p;
double balance[10];

p = balance;

使用数组名作为常量指针是合法的,反之亦然。因此,*(balance + 4) 是访问 balance[4] 处数据的合法方式。

一旦将第一个元素的地址存储在 'p' 中,就可以使用 *p*(p+1)*(p+2) 等访问数组元素。下面给出的示例显示了上面讨论的所有概念 -

#include <stdio.h>

int main () {

   /* an array with 5 elements */
   double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};
   double *p;
   int i;

   p = balance;
 
   /* output each array element's value */
   printf( "Array values using pointer\n");
	
   for ( i = 0; i < 5; i++ ) {
      printf("*(p + %d) : %f\n",  i, *(p + i) );
   }

   printf( "Array values using balance as address\n");
	
   for ( i = 0; i < 5; i++ ) {
      printf("*(balance + %d) : %f\n",  i, *(balance + i) );
   }
 
   return 0;
}

编译并执行上述代码时,会产生以下结果 -

Array values using pointer
*(p + 0) : 1000.000000
*(p + 1) : 2.000000
*(p + 2) : 3.400000
*(p + 3) : 17.000000
*(p + 4) : 50.000000
Array values using balance as address
*(balance + 0) : 1000.000000
*(balance + 1) : 2.000000
*(balance + 2) : 3.400000
*(balance + 3) : 17.000000
*(balance + 4) : 50.000000

在上面的例子中,p 是一个指向 double 的指针,这意味着它可以存储一个 double 类型的变量的地址。一旦我们获得了 p 中的地址,*p将为我们提供存储在 p 中的地址的可用值,如上例所示。

更新于2022年04月13日