第六章 数组.ppt

大学实用教程 C语言 数组的定义和初始化数组的赋值 输入和输出字符数组向函数传递一维数组和二维数组常用算法 排序 查找 求最大最小值等使用字符串处理函数处理字符串 第6章数组 C的数据类型 基本类 简单类 字符型 整型 实型 枚举型 构造类 组合类 数组 结构体 共用体 指针类 空类型 void 元素编号从0开始 a 0 表示第1个元素 a 4 表示第5个元素 最后一个 对于变量基本类型 单个出现的变量 每个变量可以代表一个确定的数据 变量值 如intx y 但变量间不存在确定的相互关系 构造类型 由基本类型按一定规则组成 其中 数组 由一组有序数据 数组元素 组成 每个元素 有相同类型 统一数组名 用下标确定其顺序 但可以取各自值 如inta 5 其中 表示a是个数组 而不是一个简单变量a 5表示该数组共有5个元素 数组的用处很多 简单例子 要读入某班全体50位同学某科学习成绩 然后进行简单处理 求平均成绩 最高分 最低分 若用简单变量 需50个不同变量名 要用很多个scanf命令 如intscore1 score2 score50 scanf d d d 数组是一组有序的同类型数据 数据称为数组的元素 数组 保存大量同类型的相关数据如矩阵运算 表格数据等 数组的用处 快速地随机访问一旦定义 不能改变大小 数组的特点 数组的定义 数组在使用前要进行定义 名称 类型 维数 大小 定义格式 其中 1 常量表达式可为常数 符号常数 但不包含变量 值必须是大于0的整数 2 表达式的个数表明数组的维数 类型标识符数组名 常量表达式1 常量表达式2 6 1数组的定义与初始化 如 inta 10 floatb 15 charc 30 inta 0 3 inti 3 j 4 inta i j 数组元素的引用 数组元素是通过数组名加上该元素在数组中的位置 下标 来访问的 引用格式 数组名 表达式 说明 1 下标从0开始 如 数组A n 的元素个数为n 下标取值范围是0 n 1 2 数组名代表该数组在内存中的首地址 因此可用数组名代表数组中0号元素的地址 数组的存储结构 数组一经定义 系统则根据数组的数据类型为每一个元素安排相同长度的 连续的存储单元 同时根据其存储类型确定将其安排在内存数据区或寄存器 一维数组 从左到右顺序存放 如有数组inta 5 其中数据为 2 4 23 6 78则存放情况如下 inta 5 2 4 23 6 78 二维数组 按行的顺序存放 则存放情况如下 若有数组b 2 3 其中数据为 111213212223 二维数组可看成数组的数组 A s0 s2 sm 1 0 i m 1 数组的初始化 定义数组时把数据赋予该数组 用一对大花括号括起来 intdata 10 50 30 82 12 23 34 123 55 567 10 说明 1 若初始化列表中初值个数少于数组元素个数 则自动以0补充 1 一维数组的初始化 3 可隐含定义数组大小 如 inta 0 1 2 3 4 5 0 注 初始化列表中必须列出全部初值 4 号中的初值可以省略 但逗号不能省 缺省的部分被视为0 如 floatarray 5 2 3 4 2 若初始化列表中初值个数多于数组元素个数 则给出错误信息 2 二维数组的初始化 如 inta 4 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 等效于 inta 4 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 将全部的值放在一对 中 以行为准 每一行的数据又可以分别放在一对 号中 1 可以对数组进行部分初始化 未初始化部分自动清0 注 不能省略对数组长度的说明 比较下面两种初始化情况 有何不同 inta 2 3 5 6 7 8 与inta 2 3 5 6 7 8 2 可以省略第一维长度 但第二维长度不可省略 如 inta 4 1 2 3 4 5 6 7 8 说明 数组的赋值 数组的赋值不同于数组初始化 只能对数组元素进行赋值而不能对数组名实施整体赋值 赋值的方法 1 无规律的 各元素分别赋值 2 有规律的 利用循环进行赋值 一维数组用单循环 二维数组用双重循环即可 6 2数组的赋值 输入和输出 数组常用的循环形式 法一inti a 100 for i 0 i 100 i a i i 法二inti a 100 for i 0 i 99 i a i i C程序中常用的是第一种方法 此法中 循环变量的终值是 小于 而非 等于 数组长度 否则将导致 越界 的发生 例1 inta 5 i for i 0 i 5 i a i i 1 100 inta 5 i a 100 200 300 400 500 不可写成 错误编程 main inta 4 1 2 3 4 b 4 a b 解决方法法1 逐个元素赋值b 0 a 0 b 1 a 1 b 2 a 2 b 3 a 3 法2 通过循环赋值inti for i 0 i 4 i b i a i 原因 数组名表示数组的首地址 其值不可改变 如何使两个数组的值相等 应用示例 下列程序的功能是显示如下图形 请填空 1000021000321004321054321 main inta 5 5 i j for i 0 i 5 i for j 0 j 5 j if 1 a i j 0 elsea i j 2 printf 3d a i j printf n 分析 这类题的元素值排列很有规律 一般要从分析行列数i j与元素值的关系着手 当i j时 元素值随行数i增加而增加 随列数j增加而减小 这样就很容易得出其元素值与i j的关系是i 1 j 1000021000321004321054321 a 5 5 分析 a00a01a02a03a04a10a11a12a13a14a20a21a22a23a24a30a31a32a33a34a40a41a42a43a44 main inta 5 5 i j for i 0 i 5 i for j 0 j 5 j if 1 a i j 0 elsea i j 2 printf 3d a i j printf n i j i 1 j a 5 5 分析 a00a01a02a03a04a10a11a12a13a14a20a21a22a23a24a30a31a32a33a34a40a41a42a43a44 1000021000321004321054321 矩阵运算 例 有一3 4矩阵 编程求其元素最大值并输出其行 列号 main inti j x y max inta 4 3 5 8 1 6 9 7 12 6 max a 0 0 for i 0 imax max a i j x i y j printf maxisa d d d n x y max 358169712 6000 要点 用两重循环遍历所有元素 讨论 如果求最小值 例2 建立一个2 3的数组b 要求其各元素值是行 列下标之和 注意 条件判断时不可写成i 2 j 3 这样将造成下标超界 intb 2 3 i j for i 0 i 2 i for j 0 j 3 j b i j i j 只能逐个对数组元素进行操作 字符数组例外 输入方法 inta 10 i 输入第i个数组元素 scanf d 输入整个数组元素 for i 0 i 10 i scanf d 输出方法 输出第i个数组元素 printf d a i 输出整个数组元素 for i 0 i 10 i printf d a i 一维数组的输入和输出 兔子生崽问题1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 一维数组的应用 例6 1 include defineYEAR MONTH12main intf YEAR MONTH 1 0 1 1 intmonth for month 3 month YEAR MONTH month f month f month 1 f month 2 for month 1 month YEAR MONTH month printf d t f month printf nsum d n f YEAR MONTH 例6 1 例6 2 从键盘输入某班学生一门课的成绩 人数不超过40人 打印出最高分及其学生学号 从键盘输入学生人数n 从键盘输入所有学生的学号和成绩分别存入数组num和score假设其中的一个学生成绩为最高 同时记录其学号 即令maxScore score 0 maxNum num 0 对所有学生成绩进行比较 即for i 0 imaxScore 则修改maxScore值为score i 并记录其学号maxNum num i 打印最高分maxScore及其学号maxNum include defineARR SIZE40main floatscore ARR SIZE maxScore intn i longmaxNum num ARR SIZE printf Pleaseentertotalnumber scanf d 数组的输出 includemain inti a 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 for i 0 i 10 i printf 2d a i if i 4 i 9 printf n 例 将含有10个元素的a数组分两行输出 例2 按矩阵形式输出二维数组b 3 4 部分程序 for i 0 i 3 i for j 0 j 4 j printf 6 2f b i j printf n 数组定义后的初值仍然是随机数 一般需要我们来初始化inta 5 12 34 56 78 9 inta 5 0 inta 11 22 33 44 55 数组大小最好用宏来定义 以适应未来可能的变化 defineSIZE10inta SIZE 数组大小定义好后 将永远不变 总结 关于数组 数组的下标都是从0开始对数组每个元素的使用与普通变量无异可以用任意表达式作为下标 动态决定访问哪个元素for i 0 i SIZE i a i 2 i 下标越界是大忌 使用大于最大下标的下标 将访问数组以外的空间 那里的数据是未知的 可能带来严重后果sizeof可以用来获得数组大小 关于数组 讨论 如果下标值小于0或超过数组长度时会出现什么情况 例 main inta 1 b 5 c 2 i for i 0 i 5 i b i i 1 运行程序或单步执行观察变量变化情况可以看到 变量c的值因数组越界而被悄悄破坏了 可能产生严重的错误后果 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 数组名做函数参数 1 传址方式 实参将自己的地址传递给形参 可理解为实参与形参共用一个地址单元 因此 对形参的操作就是对实参的操作2 传值方式 系统将实参中的数值复制一份给形参 实参与形参分别有各自的存储单元 被调过程中的操作是在形参自己的存储单元中进行 过程调用结束后 形参的存储单元被系统回收 回顾 函数参数传递的两种方式 用数组名作参数 就是将数组的首地址传递给函数实参数组与形参数组占用同一段内存在函数中对形参数组元素修改的结果 会影响主调函数中的实参数组 数组名做函数参数 简单变量作函数参数 数组作函数参数 数组名做函数的实参和形参 在主调函数和被调函数中分别定义数组 实参数组和形参数组类型应一致 实参数组和形参数组大小不一定一致 形参数组可以不指定大小 但形参数组名后面的方括号不能省略 由于数组名代表数组的起始地址 故数组名做函数的实参和形参时不是 值传递 而是 地址传递 因此 形参数组各元素的值如果发生变化 会使实参数组各元素的值发生同样的变化 1 传值 main inta 10 b 20 jh a b jh intx inty intz z x x y y z 2 传址 main inta 2 10 20 jh a jh intp intz z p 0 p 0 p 1 p 1 z 函数体内 一维数组名做函数参数 传址方式 例 现有两个整数 编写一个函数实现二者交换分别用传值和传址两种方式实现见实例jh1 c jh2 c main jh1 c inta 10 b 20 printf theadressofais x n main jh2 c inta 2 a 0 10 a 1 20 printf theadressofais a x n a printf beforeexchange a 0 d a 1 d n a 0 a 1 jh a printf afterexchange a 0 d a 1 d n a 0 a 1 jh intp intz printf theaddresofpis p x n p z p 0 p 0 p 1 p 1 z printf p 0 d p 1 d n p 0 p 1 数组作函数参数 1号 2号 swap intx inty intp p x x y y p main inta b scanf d d 交换形参变量值 普通变量作函数参数 运行情况 5 9 5 9 普通变量作函数参数 1号 2号 3号 4号 include defineARR SIZE40floatFindMax floatarr intn main floatscore ARR SIZE maxScore intn i printf Pleaseentertotalnumber scanf d floatFindMax floatarr intn floatmax inti max arr 0 for i 1 imax max arr i returnmax 例 打印出最高分 一维数组名做函数参数 二维数组名做函数参数 voidTotal intscore COURSE intsum floataver intn inti j for j 0 j COURSE j sum j 0 for i 0 i n i sum j sum j score i j aver j float sum j n 例6 7 6 8计算总分和平均分 设有矩阵1234要求编程实现 5678 1 将其存入数组 2 并以以下矩阵形式15存入另一数组263748 3 分别输出两数组 例 1 定义数组a 2 4 b 4 2 2 将数据送入a数组3 根据数据排列的情况将a数组数据赋予b数组a b数组间关系为 a的行 b的列 a的列 b的行 b j i a i j 4 分别输出a b数组数据 问题分析 main inta 2 4 1 2 3 4 5 6 7 8 b 4 2 i j for i 0 i 2 i for j 0 j 4 j printf 4d a i j printf n for i 0 i 2 i for j 0 j 4 j b j i a i j printf n for j 0 j 4 j for i 0 i 2 i printf 4d b j i printf n 例 设有矩阵 0123451234562345673456784567895678910 1 将矩阵存入一个二维数组 要求 2 将二维数组中的数据送入一个一维数组 3 分别输出两个数组 问题分析 1 定义数组 2 将数据送入a数组 a 6 6 b 36 b k a i j 4 分别输出a b数组数据 3 将a数组数据赋予b数组 a数组的数据可自动生成 a i j i j for i 0 i 36 i main inta 6 6 b 36 for i 0 i 6 i for j 0 j 6 j printf n printf d b i inti jk 0 K a i j i j b k a i j printf d t a i j printf n 6 3字符数组 字符数组是每个元素存放一个字符型数据的数组 字符数组的定义形式和元素的引用方法与一般数组相同 说明 C语言中没有专门的字符串变量 因此利用字符型数组来处理字符串 3 字符串常量是用双引号包围的字符序列 如 china 作为字符串的结束标志的 0 可以不显式写出 2 C语言中约定用 0 作为字符串的结束标志 它占内存空间 但不计入串的实际长度 两种用法 1 作为字符 单个字符操作 2 作为字符串 整体操作 一 字符数组的初始化 注意 如果初值个数小于数组长度 则多余的数组元素自动为空字符 0 charrat 5 T h e 1 用字符型数据对字符数组初始化 2 用字符串常量对字符数组初始化charpanic 6 HELLO 注意 数组中的字符除了H E L L O之外 系统自动加入结束标志 0 为了用一个字符数组来存储长度为N的字符串 要求字符数组的大小至少为N 1 初始化时也可省略花括号 charpanic HELLO 系统自动加入 下面的初始化是错误的 charneg 5 doublearrow 例 比较以下字符数组长度是否相同 chara ABCD charb ABCD charc A B C D 字符常量与字符串常量的区别 字符常量字符串常量单引号双引号1个字符多个字符字符变量字符数组一个字节字符串中字节数 1 0结束标志 引用形式 存放内容 赋值对象 占用空间 例如 a a 不同1个字节2个字节 回顾 应用举例 例1 作为普通数组处理 main charary1 10 P L O T ary2 10 charch inti j for i 0 i 4 i printf c ary1 i printf 请输入一行字符 n for i 0 i 10 i scanf c 例2 作为字符串处理 main charary1 10 PLOT ary2 10 printf s ary1 printf 请输入一行字符 n scanf s ary2 printf s ary2 注意 Printf scanf处理字符串数组时可使用数组名作为函数参数 对于一个二维数组 C编译程序将其视为一个一维数组 这个一维数组中每个元素又是一个一维数组 这一概念对字符型数组仍适用 3 二维字符数组的初始化 charch 3 4 aa bbb c 第一维的长度代表要存储的字符串的个数 可以省略 第二维的长度不能省略 且应按最长的字符串长度设定 二 字符数组的输入输出 1 按C格式符一个字符一个字符地单独输入输出 例 main inti charstr 10 for i 1 i 10 i scanf c 2 按S格式符将字符串作为一个整体输入输出 用scanf函数加 s实现字符串输入 注意 1 输入的字符串中不能有空格 回车或跳格符 Tab 因为系统遇到这些分隔符时 会认为输入结束 上例中若输入 helloworld则实际存入str的只有 hello 例如 charstr 10 scanf s str 用printf函数加 s实现字符串输出printf s str 2 要保证字符数组的长度足够大 3 数组名前不用加 符号 因为数组名本身代表该数组的首地址 数组名 例 下列程序段的运行结果是 chara 5 a b 0 d 0 printf s a 说明 s的作用是输出一个字符串 直到遇到 0 为止 3 用字符串处理函数gets或puts输入输出一个字符串 gets 函数 专门用于输入字符串一般形式是 gets 字符数组名 其中 函数参数只能使用数组名而不能是字符串常量 与scanf函数的不同是 gets 函数将用户键入的换行符之前的所有字符 包括 t 和 存入字符数组 然后加上 0 但换行符被丢掉与scanf函数相同的是 gets 函数也不检查用户输入字符串长度是否超过了字符数组的容纳能力 因此编程者要确保数组足够大 gets 函数 include 必须加上 defineLATH80main charname LATH printf 你好 请输入姓名 n gets name printf 真是个好名字 s n name 例 include defineLEN80main charname1 LEN printf 请输入一个姓名 n scanf s name1 printf 读入的名字是 s n name1 输入 于航 输出 于 1 输入多个数据时 格式控制串中没有非格式字符 则输入时数据间的分隔符可用空格 TAB键 回车键 2 输入字符数据时 若格式控制符中无非格式符 则认为所有输入的字符均为有效字符 scanf c c c 输入 A B C输出 a A b c B Scanf函数的 c格式 小结 Scanf函数的 s格式输入的字符串中不能有空格 回车或跳格符 Tab 因为系统遇到这些分隔符时 会认为输入结束 不检查用户输入字符串长度是否超过了字符数组的容纳能力 例如 charstr 10 scanf s str 若输入 helloworld则实际存入str的只有 hello gets 函数 将用户键入的换行符之前的所有字符 包括 t 和 存入字符数组 然后加上 0 但换行符被丢掉不检查用户输入字符串长度是否超过了字符数组的容纳能力容易引起缓冲区溢出scanf 不能读入带空格的字符串 gets 可以 其中 函数参数可以是字符串常量 也可以是字符串变量 puts 函数 专门用于输出字符串 一般形式是 puts 字符串 与printf 的不同 Puts 函数打印字符串的全部内容 直至遇到 0 为止 然后自动多打印一个 n 起到换行的作用 而printf函数无此功能 include definePREDEF 这是预定义字符串 main charstr 这是初始化字符串 puts 这是直接使用字符串常量 puts PREDEF puts str 例 建议 当多种类型的混合输入输出时 选用scanf和printf 当大量文字信息输入输出时 使用gets和puts 这些函数的原型存放在string h文件中 strlen 函数 测试字符串的长度strcat 函数 字符串连结strcmp 函数 字符串比较strcpy 函数 字符串的拷贝 三 字符串处理函数 1 strlen 函数功能 测试字符串的长度 一般形式是 length strlen 字符串 其中 函数参数可以是字符串常量 或者字符变量 整型变量length用于保存函数的返回值 字符串的长度是包围在双引号内的有效字符数 不包括双引号和 0 如 ABC 长度为3 abc n 长度为4 长度为0 例 include includemain charmsg RockandRoll intlnth lnth strlen msg printf 字符串 s的长度是 d n msg 1nth printf 空字符串的长度是 d n strlen 2 strcat 函数功能 用于连结两个字符串 一般形式 strcat 字符串1 字符串2 将字符串2连结到字符串1的后面 注意 1 strcat函数不检查字符串1的空白位置是否装得下字符串2 连结前应用strlen函数进行检验 确保不发生溢出 2 长度加 为新字符串的结束符 0 留一个位置 其中 参数1必须是字符串变量 而参数2可以是字符串常量或变量 例 include include defineSIZE30main charbook SIZE charmsg 的确是本好书 puts 你喜欢什么书 gets book if strlen book strlen msg 1 SIZE 长度加1 为新串的 0 留一个位置 strcat book msg puts book elseputs 字符数组空间不够 无法进行连结 示例 include string h main chara 80 AB b 80 LMNP inti 0 strcat a b while a i 0 b i a i puts b 结果 LBLMNP 注意 b i a i 是从i 1开始 3 strcmp 函数功能 比较两个字符串的大小 一般形式 i strcmp 字符串1 字符串2 比较方法 从左至右逐个比较其ASCII码值大小其中 1 字符串1 字符串2均可为字符串常量或变量 2 i是用于存放比较结果的整型变量 比较结果的规定 字符串1字符串2 函数返回一个正值 include includemain inti i strcmp A A printf d n i i strcmp A B printf d n i printf d n strcmp B A printf d n strcmp C A printf d n strcmp disk disks 例 正确的做法是用strcmp函数进行比较 if strcmp ABC DEF 字符串的比较是比较字符串中各对字符的ASCII码 因此无论两个字符串是什么样 strcmp函数最多比较到其中一个字符串遇到结束符 0 为止 如 if ABC DEF 注意 字符串是数组类型而非简单类型 不能用关系运算进行大小比较 include include defineSIZE80 definePASSWORD zhang defineTIMES3main inttry charinput SIZE try 0 猜测次数变量清0 puts 请输入密码 do gets input if strcmp input PASSWORD 0 puts 密码输入错 请再试一次 elsebreak while try TIMES 如果少于TIMES次 允许再试 if try TIMES 在规定次数内输入正确 puts 密码正确 请继续运行程序 elseputs 非法用户 不能使用本程序 例 密码检查程序 4 strcpy 函数功能 用于实现两个字符串的拷贝 一般形式 strcpy 字符串1 字符串2 将字符串2拷贝到字符串1中其中 字符串1必须是字符串变量 不能是字符串常量 注意 由于字符串是数组类型 所以两个字符串复制不能通过赋值运算进行 如 t s 错误的字符串复制 strcpy t s 正确的字符串复制 例10 include include defineSIZE80main chars Chinese chart SIZE printf 原字符串是 s n s strcpy t s printf 拷贝的字符串是 s n t printf 拷贝后原字符串是 s n s 如果只需考贝字符串的一部分 如果是考贝字符串的一部分 可用函数strncpy 目的字符数组 源字符串 考贝字符数 include string h main chars Thisisasourcestring b 20 strncpy b s 16 b 16 0 printf s n b 结果 Thisisasource 例6 9 从键盘任意输入5个学生的姓名 编程输出按字典顺序排在最前面的学生姓名等价于求最小字符串 include include defineARRA SIZE80main intn num charstr ARRA SIZE min ARRA SIZE printf Pleaseenterfivenames n gets str strcpy min str for n 1 n 5 n gets str if strcmp str min 0 strcpy min str printf Theminis puts min morestringfunctions strupr 和strlwr 大小写转换函数strupr 字符串 小写 大写strlwr 字符串 大写 小写 数据分档 分类 数据排序 数据检索 5 4几个常用算法 一 数据分档 缺点 程序冗长 占机时多 常用数据分类的方法 利用if语句 利用switch语句 例 随机输入一组数据 数据在1 4之间 输入结束统计出各类数据的个数 分析问题给出算法一 1 输入数据到x 2 判断该数据属于那类 分别记数 4 分别输出a b c d的值 3 反复执行1 2步骤直到数据输完 为1记入a中 为2记入b中 为3记入c中 为4记入d中 编程方法一 用基本数据类型 main Loop scanf d intx a b c d a b c d 0 if x 9999 gotoend if x 5 x 1 gotoloop end printf 1的个数为 d a printf 2的个数为 d b printf 3的个数为 d c printf 4的个数为 d d 下标标量的引进 为分档问题提供了一种巧妙的方法 使程序明显简化 分析问题给出算法二 2 输入数据到x 3 判断该数据属于那类 分别记数 5 分别输出a 1 a 4 的值 4 反复执行2 3步骤直到数组输完 a 1 中记1的个数 1 设定一个数组a存放统计结果 a 5 a 4 中记4的个数 a 3 中记3的个数 a 2 中记2的个数 a X 1 main inta 5 0 0 0 0 0 x i j scanf d 编程方法二 用数组 二 数据排序数据排序又称为排队问题 所谓排序就是对一个数值大小不规则的数列按从小到大 从大到小 的顺序重新组成一个新的数列 1 交换排序 冒泡 排序法特点 逐个对数组中每相邻二数进行比较 若条件满足 则互相交换 否则保持原位置不变 若有n个数据 需要进行i n 1轮比较 每轮中比较的次数为j n i 1次 排序过程 设数据存于A数组中 n个数据 按递增次序排序 A 0 与A 1 比较A 0 A 1 不换 否则对调A 1 与A 2 比较A 1 A 2 不换 否则对调 A n 2 与A n 1 比较A n 2 A n 1 不换 否则对调 交换排序 俩俩比较待排序记录的键值 若逆序 则交换 直到全部满足为止 1 冒泡排序 例 教材193页例6 3 2 选择排序 简单选择排序法 简单选择排序 从1到n选出键值最 大 小的记录 交换到第一个位置上 然后从2到n选出键值最 大 小的记录 交换到第二个位置上 5471582931547158293154715829315471582931 i 0 初态 数组下标01234 k i 交换 判断a j a k 用选择法对数组inta 5 54 71 58 29 31 进行升序排序 k j 2971585431 2971585431 2971585431 2971585431 k i 交换 2931585471 判断a j a k k j k j k j 判断a j a k 三 查找 查找的方法