【C语言】C语言数组：像搭乐高一样构建数据王国的魔法工具

一、数组的基础概念

数组通俗来说就是⼀组相同类型元素的集合，从这个概念中我们就可以发现2个有价值的信息：

1.数组中存放的是1个或者多个数据，但是数组元素个数不能为0！！！

2.数组中存放的多个数据，类型是相同的。

这就是数组的一些基本概念及其注意事项，数组同时分为一维数组与多维数组，多维数组一般常见的是二维数组。

二、一维数组的创建和初始化

1、创建

一维数组的基本语法如下：

type arr_name[常量值];
• type 指定的是数组中存放数据的类型，可以是：char、short、int、float等，也可以⾃
定义的类型。
• arr_name 指的是数组名的名字，这个名字根据实际情况，起的有意义就⾏。
• [] 中的常量值是⽤来指定数组的⼤⼩的，这个数组的⼤⼩是根据实际的需求指定就⾏。

存放在数组中的值被我们称为数组中的元素，数组在创建时可以指定数组的大小和数组的元素类型，根据自己的需求去创建即可。

文字总是冰冷的！接下来我用一个实际例子来帮助大家理解：

我现在想创建一个数组来存放一个班的数学成绩：

int math[50]={...};

int代表我这个数组的类型是整型类型，math是我自己取的名字用来表述数学成绩，50代表的是我像存放50个人的成绩，{...}这里面存放的是我50个人的成绩。这就是一维数组的创建是不是十分简单，接下来我们来看看如何初始化这个一维数组。

2、初始化

其实初始化也非常简单我们上诉的数学成绩例子中就已经涉及了初始化，数组的初始化⼀般使用大括号，将数据放在大括号中。

对，你没看错就是如此简单，当然给初始化单独开一个标题肯定有他的特别之处：

//完全初始化 
int arr[5] = {1,2,3,4,5};
//不完全初始化 
//第⼀个元素初始化为1，剩余的元素默认初始化为0 
int arr2[6] = {1};
//错误的初始化 - 初始化项太多 
int arr3[3] = {1, 2, 3, 4};

切记未初始化的元素在整型数组中默认为0

3、数组的类型

数组的类型直白的来说：去掉数组名之后的剩余部分（不包含后面你的初始化内容）

1.  int math[20];    
2.  int arr1[10];   
3.  char arr2[7];   

1.数组的类型：int [20]

2.数组的类型：int [10]

3.数组的类型：char[7]

三、一维数组的使用

大家现在肯定还是云里雾里的告诉我这么多也没告诉我有啥用啊，俗话说的好“好饭不怕晚”：

1、数组下标

      C语言规定数组是有下标的，下标是从0开始的，假设数组有n个元素，最后⼀个元素的下标是n-1，下标就相当于数组元素的编号。如下图所示：

在C语言中数组的访问提供了⼀个操作符 [ ] ，这个操作符叫：下标引用操作符。

有了下标访问操作符，我们就可以轻松的访问到数组的元素了，比如我们访问下标为7的元素，我们就 可以使用 arr[7] ，想要访问下标是3的元素，就可以使用arr[3]。

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

输出结果一个是8一个是4。

2、数组元素的打印

接下来我用我们上次讲过的循环的方式来打印数组元素：

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

运行结果如下图所示：

3、数组的输入

我们已经学会了一维数组的下标与打印那肯定就会有人好奇了我们该如何输入呢？

其实数组的输入非常简单我们依旧可以采取循环的方式：

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

大家可以自行在电脑上编译运行看看结果如如何呢。

四、⼀维数组在内存中的存储

有了前面的知识加持，我们其实使用数组基本没有什么障碍了，如果我们要深入了解数组，我们最好能了解⼀下数组在内存中的存储(大家可以根据自身情况来选择跳不跳过)。

我们依次打印数组元素的地址：

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

注：%p：指针(用来打印地址)

输出结果如下图所示：

从输出的结果我们分析，数组随着下标的增长，地址是由小到大变化的，并且我们发现每两个相邻的元素之间相差4(因为⼀个整型是4个字节)。所以我们得出结论：数组在内存中是连续存放的。

五、sizeof计算数组元素个数

在学了一维数组这么多知识之后大家肯定也会好奇，那我就想知道数组有多少个元素该用什么办法呢，你别说，你还真别说，真的有办法那就是我们的sizeof

sizeof 中C语言是⼀个关键字，是可以计算类型或者变量大小的，其实 sizeof 也可以计算数组的 大小。

#include <stido.h>
int main()
{
 int arr[10] = {0};
 printf("%d\n", sizeof(arr));
 return 0;
}

这里输出的结果是40，计算的是数组所占内存空间的总大小，单位是字节。

我们又知道数组中所有元素的类型都是相同的，那只要计算出⼀个元素所占字节的个数，数组的元素个数就能算出来。

#include <stido.h>
int main()
{
 int arr[10] = {0};
 printf("%d\n", sizeof(arr[0]));//计算⼀个元素的⼤⼩，单位是字节 
 return 0;
}

接下来就能计算出数组的元素个数：

#include <stido.h>
int main()
{
 int arr[10] = {0};
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 printf("%d\n", sz);
 return 0;
}

这里的结果是：10，表数组有10个元素。

其实这里面的数学逻辑非常简单就是总元素大小 / 单个元素的大小得到的结果就是数组中的元素个数。

六、二维数组的概念

前面学习的数组被称为一维数组，数组的元素都是内置类型的，如果我们把一维数组做为数组的元 素，这时候就是二维数组，二维数组作为数组元素的数组被称为三维数组，二维数组以上的数组统称为多维数组。

七、二维数组的创建和初始化

1、创建

type arr_name[常量值1][常量值2]；

其前面与一维数组无异，最关键的是他有俩个常量值，第一个常量值表示的是行，第二个常量值表示的是列。

2、初始化

二维数组的初始化比一维数组复杂了很多，接下来为大家分情况介绍：

*1、不完全初始化

int arr1[3][5] = {1, 2};
int arr2[3][5] = {0};

我们可以清楚看出二维数组中对于元素的储存方式。

*2、完全初始化

int arr3[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};

*3、按行初始化

int arr4[3][5] = {{1,2},{3,4},{5,6}};

 *4 初始化时省略行，但是不能省略列(重要)

int arr5[][5] = {1,2,3};int arr6[][5] = {1,2,3,4,5,6,7};
int arr7[][5] = {{1,2}, {3,4}, {5,6}};

八、二维数组的使用

1、数组下标

其实二维数组访问也是使用下标的形式的，二维数组是有行和列的，只要锁定了行和列就能唯一锁定数组中的一个元素。C语言规定，二维数组的行是从0开始的，列也是从0开始的(行可以省略但是列不可以)

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};
 printf("%d\n", arr[2][4]);
 return 0;
}

我们写得代码找的是第二行第四列的元素即为7。 

2、二维数组的输入和输出

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[3][5] = {1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};
 int i = 0;//遍历⾏ 
 //输⼊ 
 for(i = 0; i < 3; i++) //产⽣⾏号 
 {
 int j = 0;
 for(j = 0; j < 5; j++) //产⽣列号 
 {
 scanf("%d", &arr[i][j]); //输⼊数据 
 }
 }
 //输出 
 for(i = 0; i < 3; i++) //产⽣⾏号 
 {
 int j = 0;
 for(j = 0; j < 5; j++) //产⽣列号 
 {
 printf("%d ", arr[i][j]); //输出数据 
 }
 printf("\n");
 }
 return 0;
}

大家这里也可以自行在电脑上进行尝试。

九、二维数组在内存中的存储

像一维数组一样，我们如果想研究二维数组在内存中的存储方式，我们也是可以打印出数组所有元素的地址：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[3][5] = { 0 };
 int i = 0;
 int j = 0;
 for (i = 0; i < 3; i++)
 {
 for (j = 0; j < 5; j++)
 {
 printf("&arr[%d][%d] = %p\n", i, j, &arr[i][j]);
 }
 }
 return 0;
}

从输出的结果来看，每一行内部的每个元素都是相邻的，地址之间相差4个字节，跨行位置处的两个元素（如：arr[0][4]和arr[1][0]）之间也是差4个字节，所以⼆维数组中的每个元素都是连续存放的。 如下图所示：

十、彩蛋(C99中的变长数组)

在C99标准之前，C语言在创建数组的时候，数组大小的指定只能使用常量、常量表达式，或者如果我们初始化数据的话，可以省略数组大小。这样的语法限制，让我们创建数组就不够灵活，有时候数组大了浪费空间，有时候数组又小了不够用的。

C99中给⼀个变长数组（variable-length array，简称VLA）的新特性，允许我们可以使用变量指定 数组大小。代码如下：

int n = a + b;
int arr[n];

上面示例中，数组 arr 就是变长数组，因为它的长度取决于变量 n 的值，编译器没法事先确定，只 有运行时才能知道 n 是多少。

“变长数组的根本特征，就是数组长度只有运运时才能确定，所以变长数组不能初始化。它的好处是程序员不必在开发时，随意为数组指定⼀个估计的长度，程序可以在运行时为数组分配精确的长度。有一个比较迷惑的点，变长数组的意思是数组的大小是可以使用变量来指定的，在程序运行的时候，根据变量的大小来指定数组的元素个数，而不是说数组的大小是可变的。数组的大小一旦确定就不能再变化了。遗憾的是在VS2022上，虽然支持大部分C99的语法，没有支持C99中的变长数组，没法测试。”

大家也可以简单理解成就是数组的元素个数我们不用去一开始规定，后面可以通过赋值的方式来确定。

十一、总结

以上就是对数组内容的大概介绍，大家下去可以自行实操体会最重要是我们需要不断写代码这样才能提高我们的代码能力。祝大家可以在学习中取得进步，共勉之。