课课通C语言（计算机类）（第2版）课件 第5章 数组

课课通C语言（第2版）TALK第5章数组考纲要求★掌握一维数组与二维数组的定义、初始化和引用。★掌握常用算法（排序、查找、复制、移动、删除和插入等）的基本思想。★掌握矩阵的运算、转置、旋转和构造的基本思想。★重点掌握排序、查找等算法的基本思想。考纲要求LEARNINGOBJECTIVES数组基础构建深入掌握一维数组与二维数组的核心概念，包括其定义规范、初始化方式及元素的引用方法。常用算法思想系统掌握排序、查找、复制、移动、删除和插入等基础算法的逻辑框架与基本实现思想。矩阵核心操作重点理解矩阵的数学运算、矩阵转置、矩阵旋转以及特殊矩阵构造的底层逻辑与算法实现。核心重点突破本章节的重中之重是排序与查找算法，需深入掌握其时间复杂度分析与多种场景下的灵活应用。本章目录CONTENTS015.1一维数组的定义及初始化掌握一维数组的定义、初始化和引用，建立数组基本概念。025.2一维数组的应用一—排序掌握比较交换法、选择法、冒泡法、插入法等常用排序算法。035.3一维数组的应用二—查找深入理解并掌握顺序查找和折半查找算法的核心逻辑与实现。045.4一维数组的应用三—元素操作熟练掌握数组元素的复制、移动、删除和插入等基本操作。055.5二维数组的定义及初始化掌握二维数组的定义、初始化和引用，理解多维数据存储结构。065.6二维数组的应用一—极值与排序掌握二维数组的极值查找、行列排序以及数据移动等核心算法。075.7二维数组的应用二—矩阵操作深入学习矩阵的基本运算、矩阵转置以及顺时针/逆时针旋转操作。085.8二维数组的应用三—矩阵构成掌握利用循环结构构造特殊矩阵（如三角矩阵、对称矩阵）的方法。5.1一维数组的定义及初始化CHAPTER05/ARRAYLEARNING5.1一维数组的定义及初始化1．理解数组的概念。2．掌握一维数组的定义及初始化方法。3．掌握一维数组元素的引用方法。4．运用一维数组解决一些简单问题（如求最大值、求最小值、统计等）。5.1.1数组的概念核心定义：数组是若干具有相同数据类型变量的有序集合。▍核心特点共用同一名称

数组中所有元素共享一个数组名，便于统一管理。通过下标区分

使用非负整数下标来唯一确定集合中的某一个元素。内存连续存储

数组元素在内存空间中占据一片连续的存储单元。▍常见维数一维数组(Linear)

逻辑上呈线性排列，每个元素仅需一个下标即可确定位置（如a[0],a[1]）。多维数组(Multi-dimensional)

每个元素需要多个下标确定，常见的有二维数组（矩阵形式）、三维数组等。5.1.2一维数组的定义与初始化📝数组定义格式类型说明符数组名[常量表达式];例：intscore[10];//定义一个包含10个int元素的数组⚠️核心规则：长度必须是“常量”数组的大小在编译时必须确定，不能使用变量作为长度。intn=5;intarr[n];//❌错误：n是变量，非常量⚙️三种初始化方式01完全初始化(AllValues)inta[5]={1,3,5,7,9};//5个元素一一对应02部分初始化(Partial)inta[5]={1,3};//未赋值元素自动补003省略长度(Inferred)inta[]={1,2,3};//长度由列表元素个数决定5.1.3一维数组元素的引用💡核心语法规则标准形式：数组名[下标表达式]📌下标构成：允许使用常量、变量或算术表达式进行计算⚠️有效范围：必须满足0≤下标<数组长度，否则触发越界错误🔄数组遍历最佳实践推荐使用for循环配合整型变量作为动态下标，实现对数组所有元素的有序访问。💡优势：逻辑清晰、执行效率高，是工程代码中最常用的遍历手段💻代码示例演示inta[5]={1,2,3,4,5};printf("%d",a[0]);//输出:1(第1个元素)a[2]=10;//修改第3个元素的值printf("%d",a[3]);//输出:4(变量/表达式均可)//使用for循环遍历数组所有元素for(inti=0;i<5;i++){printf("%d",a[i]);//输出:110345}例题解析【例5-1-2】：进制转换📝题目描述编写程序，将一个输入的十进制整数，通过算法逻辑转换为八进制整数。请阅读程序框架，补全关键代码。🧠核心思路：除基取余法循环取余：使用n%8计算余数，并将结果存入数组中。更新商值：执行n=n/8，作为下一次循环的被除数。逆序输出：从数组最后一个元素开始，反向遍历打印结果。💻关键代码填空do{

bin[k++]=n%8;//①取余存入数组

n=n/8;//更新商

}while(n);

for(j=k-1;j>=0;j--)//②逆序遍历

printf("%d",bin[j]);举一反三·思考拓展如果需要将程序功能修改为**十进制转二进制**，上述代码中哪些地方需要进行调整？5.2一维数组的应用——排序ARRAYSORTINGALGORITHMS数据有序化处理的核心逻辑，是构建高级算法的基石。5.2一维数组的应用——排序1．进一步理解一维数组的定义及初始化方法。2．熟练掌握一维数组的4种常用排序算法。3．运用一维数组的排序算法编程解决一些实际问题。5.2.2排序的方法01.比较交换法原理：每一轮用当前元素与后方所有元素比较，发现更小的元素则立即交换位置。特点：边比较边交换，交换次数多，算法整体效率较低。02.选择法排序原理：每一轮先找出当前范围内最小值的下标，遍历结束后，仅进行一次位置交换。特点：先比较后交换，大幅减少交换次数，算法效率相对较高。03.冒泡法排序原理：每一轮进行相邻元素两两比较，若顺序不对则交换，使较大的数逐渐“沉”到数组末尾。特点：形象如气泡上浮，过程直观但数据移动次数多，效率较低。04.插入法排序原理：将数组分为已排序和未排序区，每次从未排序区取一个元素，插入到已排序区的正确位置。特点：类似日常打牌理牌的逻辑，在数据基本有序时，排序效率较高。例题解析【例5-2-2】：选择法排序核心思路拆解Step1.外循环控制轮次遍历数组，确定每一轮要放置最小值的“目标位置”。Step2.内循环查找最小值从目标位置的下一个元素开始，找到本轮中的最小值下标min。Step3.交换元素将找到的最小值与当前轮次的起始位置元素进行交换。关键代码填空解析for(i=0;i<10;i++){min=i;//②假设当前位置是最小值for(j=i+1;j<10;j++)//③向后扫描比较if(a[min]>a[j])min=j;//④更新下标swap(a[i],a[min]);//执行交换操作}算法优势提示每轮排序最多只进行一次数据交换，显著减少了数据移动的次数，效率优于冒泡排序。5.3一维数组的应用二——查找SEARCHINGINONE-DIMENSIONALARRAYDATASTRUCTURE&ALGORITHMCOURSE5.3一维数组的应用二——查找1．进一步理解一维数组的定义及初始化方法。2．熟练掌握一维数组的查找算法。3．运用一维数组的查找算法解决一些实际问题。学习目标基础巩固深入理解一维数组的定义与内存存储结构，重点掌握静态初始化与动态初始化的具体语法规则及使用场景。算法核心熟练掌握一维数组的核心查找算法。透彻理解顺序查找（线性查找）的通用性，以及折半查找（二分查找）的高效性与适用条件。实战应用能够将理论知识转化为实践能力，运用数组查找算法解决成绩统计、数据检索、元素定位等实际编程问题，培养逻辑思维。5.3.1查找的定义查找(Search)，又称为检索，是指从一组数据集合中，根据给定的条件，查找并获取一个或多个符合条件的数据项的过程。它是数据处理中最基本、最重要的操作之一，广泛应用于日常生活与计算机系统中。生活中的查找场景•在超市的货架上，根据商品名称寻找特定零食。

•在图书馆书架中，按分类号查找需要借阅的图书。计算机系统中的查找•在电脑文件夹中，通过文件名快速定位目标文档。

•使用文档编辑器的“查找”功能定位特定关键词。查找的核心关键：必须首先明确要查找的“目标”，即明确我们要寻找的数据项具体是什么样的（如特定的值、特定的特征）。5.3.2查找的方法顺序查找(SequentialSearch)▍核心原理从第一个元素开始，按顺序逐个与目标值比较，直到找到目标元素或查找完整个数组为止。▍算法特点实现逻辑简单，易于理解和编写代码。但在数据量较大时，平均查找效率较低。▍适用场景适用于任何数据结构，特别是数据量较小或未排序的数组。折半查找(BinarySearch)▍核心原理(分治法)1.取中间元素比较；2.目标小则查左半区，目标大则查右半区；3.重复直到找到或区间为空。▍算法特点利用“有序”特性大幅缩小查找范围，时间复杂度低，查找速度远快于顺序查找。▍适用场景仅适用于已排序的线性表（如有序数组），且数据需支持随机访问。例题解析【例5-3-1】顺序查找📝题目描述某校8名选手初赛成绩如下，查找并输出成绩在85分及以上者进入复赛的名单。学号:103231141123341219224108成绩:8286917390789689🎯筛选目标

遍历数组，筛选score[i]≥85💡核心思路分析给定的成绩数组是无序的，无法使用二分查找等高效算法。

因此，我们只能采用顺序查找(SequentialSearch)策略。执行流程：

1.循环遍历每一个元素

2.条件判断(≥85)

3.满足则输出对应数据💻C语言代码实现#include<stdio.h>

intmain(){

intnum[8]={103,231,141,123,341,219,224,108};

intscore[8]={82,86,91,73,90,78,96,89},i;

printf("学号\t成绩\n");

for(i=0;i<8;i++)

if(score[i]>=85)

printf("%d\t%d\n",num[i],score[i]);

return0;

}💡代码通过for循环实现顺序遍历，if语句进行条件判断，直观输出结果。例题解析【例5-3-2】折半查找📝题目描述给定一个已按升序排列的整数数组，请输入一个待查找的整数x，使用折半查找法判断x是否存在于数组中。要求输出查找结果：若找到，输出其下标；若未找到，输出提示信息。💡核心思路：利用数组有序特性，通过不断比较中间元素，将查找区间折半缩小，直到找到目标或区间为空。💻C语言代码实现#include<stdio.h>intmain(){inta[11]={11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21};intleft=0,right=10,mid,f=0,x;printf("请输入要查找的数x：");scanf("%d",&x);while(left<=right&&f==0){mid=(left+right)/2;//取中间位置if(x<a[mid])right=mid-1;elseif(x>a[mid])left=mid+1;elsef=1;//找到目标，置标志位}if(f==1)printf("找到，下标：%d\n",mid);elseprintf("未找到。\n");return0;}例题解析【例5-3-3】程序填空题目要求：输入一个整数，查找数组num中是否存在该数。若存在，输出其在排序后数组中的对应位置。#include<stdio.h>main(){

intlow=0,high,m,len=11,x;

intnum[11]={21,12,19,18,13,16,17,14,15,20,11};

//1.冒泡排序预处理

for(i=0;i<len-1;i++)

for(j=__①__;j<len;j++)//需填写内层循环起点

if(num[i]>num[j]){t=num[i];num[i]=num[j];num[j]=t;}

//2.折半查找核心逻辑

scanf("%d",&x);high=__②__;

m=(low+high)/2;

while(low<=high&&__③__){//查找终止条件

if(x>num[m])low=__④__;//调整查找区间

elsehigh=m-1;m=(low+high)/2;

}

if(low<=high)printf("Foundat:%d",m+1);

elseprintf("Notfound.");

}①冒泡排序·内层循环起点答案：i+1(从i的下一位开始比较交换)②折半查找·初始化上界答案：len-1(指向数组最后一个元素的下标)③循环持续·查找条件答案：x!=num[m](未找到目标值时继续循环)④区间调整·目标值偏大答案：m+1(在中点右侧的子区间继续查找)巩固练习-程序填空📝题目描述查找输入的数据x在数组num中是否存在。若存在，输出首次出现的索引位置；若遍历结束仍不存在，则输出“NoFound!”。#include<stdio.h>

#defineN8

main(){

intnum[N]={3,9,4,6,7,1,5,8},i=0,x;

printf("Inputaintnum:");

①;//请补全输入语句

while(num[i]!=x&&②)//请补全循环条件

i=③;//请补全循环变量更新

if(④)//请补全判断条件

printf("%dinposition%d.\n",num[i],i);

else

printf("NoFound!\n");

}💡参考答案解析①输入数据x：scanf("%d",&x)②循环边界条件：i<N(防止数组越界)③索引自增，遍历数组：i+1④判断是否找到（未越界）：i<N巩固练习-程序改错01/题目代码(C语言)#include<stdio.h>

#defineN10

main(){

inta[N]={190,130,99,67,56,33,19,17,4,-3};

intleft=0,right=N-1,mid,f=0,x;

scanf("%d",&x);

while(left<=right&&f==0){

mid=(left+right)/2;

if(x<a[mid])right=mid-1;

elseif(x>a[mid])left=mid+1;

elsef=1;

}

//====错误位置====

if(f==1)printf("NotFound!\n");

elseprintf("x=%d,idx=%d\n",x,mid);

}02/核心错误分析排序逻辑矛盾数组是降序排列的，但代码逻辑是按升序写的。需互换比较符号的处理逻辑。输出条件写反f==1代表找到元素，应输出成功信息；f==0时才应输出“未找到”。03/关键代码修正//1.修正比较逻辑(降序)

if(x>a[mid]){

right=mid-1;//去左边找

}elseif(x<a[mid]){

left=mid+1;//去右边找

}elsef=1;------------------------

//2.修正输出条件

if(f==1){

printf("Found:idx=%d\n",mid);

}else{

printf("NotFound!\n");

}巩固练习-编程题03/顺序查找(Sequential)📝题目核心要求1.随机生成10个互不相同的两位正整数存入数组a。2.输入一个待查数x，使用顺序查找法遍历数组。3.若找到则输出下标位置；否则输出“NOFOUND”。💡核心逻辑：从头至尾逐一比对，“地毯式”搜索，无需预处理。04/折半查找(Binary)📝题目核心要求1.随机生成10个互不相同的两位正整数存入数组a。2.输入一个待查数x，使用折半查找法进行检索。3.若找到则输出下标位置；否则输出“NOFOUND”。⚠️必备前提：折半查找仅适用于有序数组。请务必在查找前对数组进行排序！5.4一维数组的应用三——数组元素的操作COPY·MOVE·DELETE·INSERTDATASTRUCTUREANDALGORITHMS5.4一维数组的应用二——数组元素的操作1．进一步理解一维数组的定义及初始化方法。2．熟练掌握一维数组元素的复制、移动、删除和插入等操作。3．运用一维数组元素的复制、移动、删除和插入等操作解决一些实际问题。5.4.1-5.4.4数组元素的操作复制操作(Copy)将源数组的所有元素，通过循环逐个赋值给目标数组的对应下标。for(inti=0;i<n;i++){b[i]=a[i];}平移操作(Move)将数组元素整体向左或向右平移指定位置，核心是防止数据被覆盖。向右移：从后往前移动(防覆盖)\n向左移：从前往后覆盖删除操作(Delete)核心逻辑是“覆盖”，用待删除位置后的元素依次向前填充，从而移除目标元素。1.找到待删下标p\n2.从p开始，执行b[i]=b[i+1]插入操作(Insert)核心逻辑是“腾位”，先将插入点后的元素后移，为新元素预留出位置。1.定位p，从数组末尾开始向前移\n2.新元素赋值给b[p]，完成插入5.5二维数组的定义及初始化CHAPTER05/DATASTRUCTURE5.5二维数组的定义及初始化1．掌握二维数组的定义及初始化方法。2．掌握二维数组元素的引用方法。3．运用二维数组解决一些基本问题。5.5.1-5.5.3二维数组的定义、初始化与引用定义格式类型说明符数组名[M][N];//例如:intarr[3][4];核心参数解析：[M]:代表二维数组的行数[N]:代表二维数组的列数初始化方式01分行初始化(推荐)inta[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}};02顺序初始化inta[2][3]={1,2,3,4,5,6};03部分初始化inta[2][3]={{1},{4,5}};//缺省补004省略行数(自动识别)inta[][3]={1,2,3,4,5,6};元素引用数组名[行下标][列下标]例如:arr[i][j]💡核心技巧：通常使用双重循环遍历二维数组。外层循环控制行，内层循环控制列。5.6二维数组的应用（一）极值·排序·移动DATASTRUCTURESANDALGORITHMS5.6二维数组的应用一——极值、排序和移动1．掌握二维数组的极值、排序和移动算法。2．运用二维数组的极值、排序和移动算法解决一些实际问题。例题解析【例5-6-1】：寻找鞍点💡核心解题逻辑STEP01.遍历每行找最大值逐行扫描二维数组，定位该行数值最大的元素，并记录其列下标`p`。STEP02.验证该列最小值锁定列下标`p`，遍历该列所有元素，判断之前找到的“行最大值”是否同时也是“列最小值”。STEP03.判定并输出结果若同时满足两个条件，即为鞍点并输出坐标与数值；否则继续循环检查下一行。C语言核心实现代码//遍历每一行寻找鞍点for(inti=0;i<M;i++){intp=0;//假设首元素为该行最大

for(intj=1;j<N;j++)

if(a[i][p]<a[i][j])p=j;

intis_saddle=1;//标记是否为鞍点

for(intk=0;k<M;k++)

if(a[k][p]<a[i][p]){is_saddle=0;break;}

if(is_saddle)printf("鞍点:a[%d][%d]=%d\\n",i,p,a[i][p]);}5.7二维数组的应用二

——矩阵操作MATRIXOPERATIONSWITH2DARRAY5.7二维数组的应用二——矩阵操作1．掌握矩阵相加、相减和相乘运