程序員之程序設(shè)計知識點四
4.1 一維數(shù)組
1.數(shù)組的基本概念
數(shù)組是一組同類對象集合的一種表示。在C語言中，數(shù)組類型是這樣一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組所有元素的數(shù)據(jù)類型相同，元素個數(shù)固定，其元素按順序存放，每個元素對應(yīng)一個序號（稱為下標），數(shù)組元素的下標從0開始順序編號，各元素按下標存?。ㄒ茫?shù)組元素變量能與相同類型的獨立的變量一樣使用。引用數(shù)組元素變量所需的下標個數(shù)由數(shù)組的維數(shù)決定，數(shù)組有一維數(shù)組、二維數(shù)組或多維數(shù)組之分。
2.一線數(shù)組的定義
一維數(shù)組的定義形式為：
類型說明符數(shù)組名［常量表達式」;
例如：
int a[5] ;
定義一個名為a的數(shù)組，它有五個元素，每個元素都是整型。數(shù)組定義包含以下幾個要點：
（1）類型說明符用來指明數(shù)組元素的類型，同一數(shù)組的諸元素，它們的類型是相同的。
（2）數(shù)組是一個變量，與一般變量一樣，用標識符命名，數(shù)組名遵守標識符的命名規(guī)則。
（3）方括號“[]”是數(shù)組的標志，方括號中的常量表達式的值表示數(shù)組的元素個數(shù)，即數(shù)組的長度。例如，int a[5]中的 5表示數(shù)組 a有5個元素，下標從0開始，這五個元素分別是：a[0]、a[1]、a[2]、a[3]和a[4]。
（4）常量表達式通常是整型常量、符號常量或sizeof（類型名），以及由它們組成的常量表達式。定義數(shù)組大小用常量表達式，就是說數(shù)組的大小是固定的，不可以包含引用變量值的表達式來定義數(shù)組的大小。
（5）C語言有一個約定，當數(shù)組名單獨出現(xiàn)在表達式中時，數(shù)組名可以代表為它分配的內(nèi)存區(qū)域的開始地址，即數(shù)組中下標為0的元素的地址。在這種情況下，數(shù)組名起著一個常量的作用，即a與&a[0]作用一樣。如代碼scanf(“%d”，&a[0])與 scanf(“%d”，a)都是為數(shù)組a的***個元素輸入值。
3.一維數(shù)組的初始化
可在數(shù)組定義同時，給出數(shù)組元素的初值。這種表述形式稱為數(shù)組初始化。數(shù)組初始化可用以下幾種方法實現(xiàn)：
（1）數(shù)組定義時，順序列出數(shù)組全部元素的初值。例如：
int d[5]＝{0，l，2，3，4};
將數(shù)組元素的初值依次寫在一對花括弧內(nèi)。經(jīng)上面定義和初始化之后，就有d[0]＝0.d[l]＝l、d[2]＝2、d[3]＝3、d[4]＝4。
（2）只給數(shù)組的前面一部分元素設(shè)定初值。例如：
int e[5]={0,l, 2};
定義數(shù)組e有5個整型元素，其中前三個元素設(shè)定了初值，而后兩個元素末明確地設(shè)定初值。系統(tǒng)約定，當一個數(shù)組的部分元素被設(shè)定初值后，對于元素為數(shù)值型的數(shù)組，那些末明確設(shè)定初值的元素自動被設(shè)定0值。所以數(shù)組e的后兩個元素的初值為0。但是，當定義數(shù)組時，如未對它的元素指定過初值，對于內(nèi)部的局部數(shù)組，則它的元素的值是不確定的。
（3）當對數(shù)組的全部元素都明確設(shè)定初值時，可以不指定數(shù)組元素的個數(shù)。例如：
int g[]={5,6,7，8，9};
系統(tǒng)根據(jù)初始化的花括號內(nèi)的初值個數(shù)確定數(shù)組的元素個數(shù)，所以數(shù)組g有五個元素。但若提供的初值個數(shù)小于數(shù)組希望的元素個數(shù)時，則方括號中的數(shù)組元素個數(shù)不能省略。如代碼int b[10]＝{1，2，3，4，5}定義數(shù)組 b有10個元素，前五個元素如設(shè)定所示，后五個元素都為0。反之，如提供的初值個數(shù)超過了數(shù)組元素個數(shù)，就是一個錯誤。
4.一維數(shù)組元素的引用
程序定義了數(shù)組后，就可引用數(shù)組的元素。引用數(shù)組元素的一般形式為：
數(shù)組名[下標]
其中下標可以是整型常量、整型變量或整型表達式。例如，數(shù)組a的五個元素可分別用a[0]、a[l]、a[2]、a[3]、a[4]來引用它們。
設(shè)有定義：
int x[20], i;
以下代碼實現(xiàn)順序輸入數(shù)組X的全部元素：
for(i＝0;i<20;i++)
scanf(“%d”,&x[i]);
4.2 二維數(shù)組和多維數(shù)組
1.多維數(shù)組定義
數(shù)組也可以是多維的?，F(xiàn)以二維數(shù)組為例介紹二維及二維以上的多維數(shù)組。二維數(shù)組的定義形式為：
類型說明符 數(shù)組名「常量表達式」［常量表達式」;
通常多維數(shù)組的定義形式有連續(xù)兩個或兩個以上“「常量表達式」”。例如：
float a[2][3],b[3][4]; /*兩個二維數(shù)組*/
float c[2][2][3];/*一個三維數(shù)組*/
定義數(shù)組a為2行3列，數(shù)組b為3行4列。C語言把二維數(shù)組看作是一種特殊的一維數(shù)組，即它的元素又是一個數(shù)組。例如，對于上述定義的數(shù)組a，把它看作有兩個元素的一維數(shù)組：
a[0]和 a[l]
每個元素又是一個包含3個元素的一維數(shù)組。通常，一個n維數(shù)組可看作是一個一維數(shù)組，而它的元素是一個（n-1）維的數(shù)組。C語言對多維數(shù)組的這種觀點和處理方法，使數(shù)組的初始化、引用數(shù)組的元素以及用指針表示數(shù)組帶來很大的方便。
在C語言中，二維數(shù)組的元素的存放順序是按行存放的，即從數(shù)組的首地址開始，先順序存放***行的元素，再存放第二行的元素。通常，對于一個多維數(shù)組，它的元素在內(nèi)存中的存放順序有這樣特點：***維的下標變化最慢，最右邊的下標變化最快。
2.引用多維數(shù)組元素
引用二維數(shù)組元素的表示形式為：
數(shù)組名[下標][下標]
通常，引用n維數(shù)組元素的表示形式為數(shù)組名之后緊接連續(xù)n個“[下標]”。
在用下標引用數(shù)組的元素時，應(yīng)該注意下標值的有效性，應(yīng)在已定義的對應(yīng)維大小的范圍內(nèi)，即大于等于0和小于對應(yīng)維的元素個數(shù)。
3.多線數(shù)組初始化
多維數(shù)組的初始化方法也有多種，以二維數(shù)組的初始化方法為例說明其初始化方法。
（1）按行給二維數(shù)組的全部元素賦初值。例如：
int al[2][3]＝{{1，2，3 },{4，5，6 }};
這種賦初值方法比較直觀，***個花括弧內(nèi)的數(shù)據(jù)給***行的元素賦初值，第二個花括弧內(nèi)的數(shù)據(jù)給第二行的元素賦初值，依次類推，按行給數(shù)組的全部元素賦初值。
（2）按元素的存儲順序給數(shù)組元素賦初值。例如：
int a2[2][3]＝{1，2，3，4，5，6 };
這種賦初值方法結(jié)構(gòu)性差，容易遺漏。
（3）按行給數(shù)組的部分元素賦初值。例如：
int a3[2][3]={{1,2}，{0，5}};
其效果是使a3[0][0]＝l，a3[0][1]＝2，a3[1][0]＝0，a3[1][l]＝5，其余均為0。
（4）按元素的存儲順序給前面部分元素賦初值。例如：
int a4[2][3]＝{1，2，3，4 }；
其效果是使a4[0][0]＝1，a4[0][l]＝2，a4[0][2]＝3，a4[1][0]＝4，其余均為0。
（5）按元素的存儲順序，給數(shù)組部分或全部元素賦初值，并且不指定***維的元素個數(shù)。例如：
int a5[][3]＝{l,2，3，4，5 };
系統(tǒng)會根據(jù)結(jié)出的初始數(shù)據(jù)個數(shù)和其它維的元素個數(shù)確定***維的元素個數(shù)。其效果是使：
a5[0][0]＝1，a5[0][1]＝2，a5[0][2]＝3，
a5[1][0]＝4，a5[l][l]＝5，a5[1][2]＝0。
所以數(shù)組a5有2行。
（6）用按行賦初值方法，對各行的部分或全部元素賦初值，并省略***維的元素個數(shù)。例如：
int a6[][3]＝{{O，2},{}};
也能確定數(shù)組a6共有2行。
4.3 字符數(shù)組和字符串
1.字符數(shù)組
如果數(shù)組的元素類型是字符型（char），則此數(shù)組就是字符數(shù)組。字符數(shù)組的每個元素只能存放一個字符（ 存放字符的ASCII代碼）。
字符數(shù)組的定義形式與其它數(shù)組的定義形式一樣：
char字符數(shù)組名[元素個數(shù)]；
例如：
char S[5];
表示數(shù)組S有五個元素，每個元素能存放一個字符，整個數(shù)組最多可存放五個字符。字符數(shù)組元素的引用方法也與普通數(shù)組元素的引用方法相同。
字符數(shù)組也可與普通數(shù)組一樣的初始化，字符數(shù)組也可利用字符串常量給字符數(shù)組初始化。例如：
char aStr[]={“12345”};
并可省略花括弧，簡單地寫為：
char aStr[]＝“ 12345” ;
注意：字符數(shù)組aStr[]的元素有六個，不是五個。用字符串常量對字符數(shù)組初始化，C系統(tǒng)會在字符列末尾添加一個字符串結(jié)束符。
2.字符串
稱最后有字符率結(jié)束符‘\0’的字符序列為字符串。字符數(shù)組中存儲的字符序列本身并不要求最后一定要有字符‘\0’。但當字符數(shù)組內(nèi)存儲的內(nèi)容需要作為字符串時，就必須要有標記符‘\’。當字符數(shù)組內(nèi)存儲的是字符串時，可用“%s”格式輸出，若是普通的字符序列，則它不能用格式“%s”輸出，而只能結(jié)合循環(huán)用格式“%c”輸出。
指定元素個數(shù)的字符數(shù)組用字符串常量給它初始化時，其元素個數(shù)不能小于字符串常量的字符數(shù)，但數(shù)組的元素個數(shù)可以等于字符串常量的字符數(shù)。例如：
char ss[3]＝“abc”;
則， ss[0]＝‘a(chǎn)’，ss[l]＝‘b’， ss[2]＝‘c’。此時，字符數(shù)組ss中存儲的是字符序列，不是字符串。
字符率結(jié)束標記符的代碼是8位全0，稱為空字符，程序用‘\0’來標記。字符串的結(jié)束標記符緊接在字符串的有效字符列之后。例如，一個有8個有效字符的字符串，其長度為8個字符，但在它的第九個位置存有結(jié)束標記符‘\0’。
請讀者注意以下幾點：
（1）字符率與存儲字符串的字符數(shù)組有區(qū)別。字符率的有效字符是指從所指位置的***個字符開始至字符串結(jié)束標記符之前的那些字符。格式符“%s”只輸出字符串的有效字符，而不會再繼續(xù)輸出字符率結(jié)束標記符及其之后的字符。例如：
char str[50]＝“Pas\0cal Cobol Fortran C”;
printf(“%s\n”，str);
將只輸出：
Pas
而實際上，數(shù)組str[]字符率結(jié)束符之后還存有其它許多字符。
（2）用“%s”格式輸出字符串時，不包括字符串結(jié)束標記符。對應(yīng)的輸出項是字符串或字符串名。字符數(shù)組名可作為字符串名。對于上例，寫成：
printf(“%s”，s[0]);
是錯誤的。因s[0]是數(shù)組s的元素，是一個字符，不是字符串。
（3）在調(diào)用scanf()為字符數(shù)組輸入字符串時，輸入項是數(shù)組名，不要加地址運算符&。
（4）若用“%c”格式結(jié)合循環(huán)輸入字符序列，若程序又想將輸入的字符序列構(gòu)成字符串，則程序必須用賦值語句在字符列之后存入字符串結(jié)束標記符，使其變成字符串。
程序經(jīng)常要處理許許多多的字符串，如存儲星期的名稱。同時存儲眾多字符串的一個實現(xiàn)方法是定義一個二維字符數(shù)組，讓二維數(shù)組的每一行存儲一個字符串。這樣做，要求數(shù)組每行元素個數(shù)應(yīng)比可能最長的字符串字符個數(shù)還要多1個。如下面的示例所示：
char weekDay[][9]= {“Sunday”, “Monday”, “Tuesday”, “Wednesday”, “Thursday”, “ Friday”, “Saturday”};
在C程序中，存儲多個字符串更好的方法是用指針數(shù)組。
3.常用字符串庫函數(shù)
求字符串長度函數(shù)strlen()
函數(shù)調(diào)用 strlen(str)返回str中的有效字符（不包括‘\0’）的個數(shù)。
字符串拷貝函數(shù)strcpy()
函數(shù)調(diào)用Strcpy(strl，str2)將字符串str2拷貝到字符數(shù)組strl。要求字符數(shù)組strl足夠大，以便能容納被拷貝的str2的全部內(nèi)容。
限制字符數(shù)的字符串拷貝函數(shù)strncpy()
函數(shù)調(diào)用strncpy(strl，str2，n)的作用是將str2中的前n個字符拷貝到strl（并附加‘\0’）。其中n是整型表達式，指明欲拷貝的字符個數(shù)。如果str2中的字符個數(shù)不多于n，則函數(shù)調(diào)用strncpy(strl，str2，n)等價于strcpy(strl，str2)。
字符串連接函數(shù)strcat()
函數(shù)調(diào)用strcat(strl，str2)將str2內(nèi)容拷貝接在字符數(shù)組strl中的字符串的后面。要求字符數(shù)組strl必須足夠大，以便還能容納str2的內(nèi)容。該函數(shù)調(diào)用返回strl的開始地址。注意：字符串連接前，strl和str2都各自有‘\0’，連接后，strl中原來的‘\0’在拷貝時被覆蓋掉，而在新的字符率有效字符之后再保留一個‘\0’。例如：
char strl[30]＝“Beijing”;
char str2[30]＝“ Shanghai”;
函數(shù)調(diào)用
strcat(strl，str2);
printf(“%s \n”，strl);
將輸出：
BeijingShanghai
字符串比較函數(shù)strcmp()
函數(shù)調(diào)用strcmp(strl，str2)批較兩個字符串的大小，對兩個字符串自左至右逐對字符相比較（按字符的 ASCII代碼值的大?。?，直至出現(xiàn)不同的字符或遇到‘\' 字符為止。如直至'\' 字符，全部字符都相同，則認為相等，函數(shù)返回0值；若出現(xiàn)不相同的字符，則以這***對不相同的字符比較結(jié)果為準，若strl的那個不相同字符小于str2的相應(yīng)字符，函數(shù)返回一個負整數(shù)；反之，返回一個正整數(shù)。
注意：對字符串不允許施行關(guān)系運算符比較兩字符之間的大小關(guān)系，必須類似于本函數(shù)那樣，通過逐個字符的比較來實現(xiàn)。
字符串輸出函數(shù)puts（ ）
函數(shù)調(diào)用 puts(str)將 str的字符串輸出到終端，并將 str中的'\’以字符轉(zhuǎn)換成換行符‘\n’輸出。即輸出字符串內(nèi)容后，并換行。所以，puts(str)相當于printf(“%s\n”，str)。
字符串輸入函數(shù)gets( )
函數(shù)調(diào)用gets(str)從終端輸入字符序列（包括空白符）到字符數(shù)組str，字符序列以回車符作為結(jié)束，并將輸入時的回車符轉(zhuǎn)換成‘\’字符存儲。該函數(shù)調(diào)用返回str的存儲開始地址。調(diào)用get()函數(shù)與用“%s”格式調(diào)用格式輸入函數(shù)scanf輸入字符串不同，后者會自動跳過前導(dǎo)空白符，并以非空白符之后的空白符結(jié)束。前者用于輸入一行內(nèi)的全部字符，包括可能有的空白符，存放于字符數(shù)組str，并將最后讀人的換行符轉(zhuǎn)換成字符率結(jié)束標記存儲在str中。
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