C语言程序设计 | hahaCoder

第六章 利用数组处理批量数据

5/28/2022 C语言

讲师介绍：软件工程师，阿里云技术专家，《智能前端技术与实践》作者

考试科目：883 《C程序设计》（第五版）谭浩强，清华大学出版社

参考资料：《C程序设计（第五版）》谭浩强

# 前言

数组：同一类性质的数据

  • 数组是一组有序数据的集合，数组中各数据的排列是有一定规律的，下标代表数据在数组中的序号。
  • 用一个数组名和下标来唯一地确定数组中的元素。
  • 数组中的每一个元素都属于同一个数据类型，不能把不同类型的数据（如学生的成绩和学生的性别）放在同一个数组中。

# 6.1 怎样定义和引用一维数组

# 6.1.1 怎样定义一维数组

要使用数组，必须在程序中先定义数组，即通知计算机：由哪些数据组成数组，数组中有多少元素，属于哪个数据类型，定义数组的一般形式为：类型符 数组名[常量表达式];。

C语言不允许对数组的大小做动态定义，即数组的大小不依赖于程序运行过程中变量的值。

如果在被调用的函数（不包括主函数）中定义数组，其长度可以是变量或非常量表达式，如以下代码所示：

void func(int n){
	int a[2*n];
	...
}
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在调用函数func时，形参n从实参得到值，这种情况称为可变长数组，允许在每次调用func函数时，n有不同的值，但是在执行函数时，n的值是不变的，数组长度是固定的。

如果指定数组为静态存储方式，即static int a[2*n]，则不能用可变长数组。

# 6.1.2 怎样引用一维数组元素

只能引用数组元素而不能一次整体调用整个数组全部元素的值，其引用形式为：数组名[下标]。

例6.1 逆序输出。

#include<stdio.h>
int main(){
    int i,num[10];
    float avg = 0.0,sum = 0.0;
    printf("请输入数组元素:");
    for(i=0;i<10;i++){
        scanf("%d",&num[i]);
    }
    for(int j = 9;j>=0;j--){
        sum += num[j];
        printf("%3d",num[j]);
    }
    printf("\n");
    avg = sum/10;
    printf("平均值为:%f\n",avg);
    return 0;
}
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# 6.1.3 一维数组的初始化

  • 对全部数组元素赋予初值，如int a[5]={1,2,3,4,5}。
  • 可以只给数组中的一部分元素赋值，如int a[10]={0,1,2,3,4}定义a数组有10个元素，但花括号内只提供5个初值，这表示只给前面5个元素赋初值，系统自动给后面5个元素赋初值为0。
  • 如果想使一个数组中全部元素值为0，可以写成int a[10]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}或int a[10]={0}。
  • 在对全部数组元素赋初值时，由于数据的个数已经确定，因此可以不指定数组长度，如int a[5]={1,2,3,4,5} 可以写成 int[]={1,2,3,4,5}。

【注】：如果在定义数值型数组时，指定了数组的长度并对其进行初始化，凡未被“初始化列表”指定的数组元素，系统会自动将它们初始化为0，如果是字符型数组，则初始化为'\0'，如果是指针型数组，则初始化为NULL，即空指针。

# 6.1.4 一维数组程序举例

例6.2 斐波那契数列

#include<stdio.h>
int main(){
    int i;
    int f[20]={1,1};
    printf("斐波那契数列前20项为：\n");
    for (i = 2; i < 20; i++) {
        f[i] = f[i-2]+f[i-1];
    }
    for (i = 0; i < 20; i++) {
        if (i%5 == 0) {
            printf("\n");
        }
        printf("%12d",f[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
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例6.3 输入10个数字，并按照从小到大顺序输出。

#include<stdio.h>
int main(){
    int arr[10],t;
    printf("请输入数组元素:");
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        scanf("%d",&arr[i]);
    }
    printf("顺序输出结果为：");
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%2d",arr[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("排序后的结果（由小到大）为：");
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        for (int j = 0; j < 9-i; j++) {
            if(arr[j]>=arr[j+1]){
                t = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = t;
            }
        }
    }
    for (int i =0; i < 10; i++) {
        printf("%2d",arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
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# 6.2 怎样定义和引用二维数组

二维数组常称为矩阵，可以把二维数组写成行和列的排列形式。

# 6.2.1 怎样定义二维数组

二维数组定义的一般形式为：类型说明符 数组名[常量表达式][常量表达式];，二维数组中元素的排列顺序是按行存放的，即在内存中先顺序存放第1行元素，接着再存放第2行的元素，如图所示。

在内存中，各元素是连续存放的，不是二维的，是线性的。

# 6.2.2 怎样引用二维数组的元素

二维数组元素的表示形式为：数组名[下标][下标]，C语言中对数组越界不进行检查。

# 6.2.3 二维数组的初始化

  1. 分行给二维数组赋初值，如
int a[3][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}}
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与第二种方法相比，更推荐第一种方法

  1. 将所有数据写在一个花括号内，按数组元素在内存中的排列顺序对各元素赋初值，如
int a[3][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}
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  1. 可以对部分元素赋初值。
#include<stdio.h>
int main(){
    int arr[4][4]={{1},{1,2},{1,2,3},{1,2,3,4}};
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        for(int j = 0;j < 4;j++){
            printf("%2d",arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
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  1. 如果对全部元素都赋初值，则定义数组时对第1维的长度可以不指定，但第2维的长度不能省。
#include<stdio.h>
int main(){
    int arr[][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for(int j = 0;j < 4;j++){
            printf("%4d",arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
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# 6.2.4 二维数组程序举例

例6.4 矩阵转置

#include<stdio.h>
int main(){
    int arr[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}},arr_T[3][2];
    printf("原二维数组为：\n");
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        for(int j = 0;j < 3;j++){
            printf("%2d",arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    for(int i = 0;i < 3;i++){
        for(int j = 0;j < 2;j++){
            arr_T[i][j] = arr[j][i];
        }
        printf("\n");
    }
    printf("转置之后的数组为：\n");
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for(int j = 0;j < 2;j++){
            printf("%2d",arr_T[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
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例6.5 求二维数组最大值

#include<stdio.h>
int main(){
    int row=0,column=0,max;
    int arr[3][4] = {{13,24,53,1},{2,6,7,5},{67,54,63,45}};
    printf("原二维数组为：\n");
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for(int j = 0;j < 4;j++){
            printf("%5d",arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    max = arr[0][0];
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for(int j = 0;j < 3;j++){
            if(arr[i][j] > max){
                max = arr[i][j];
                row = i;
                column = j;
            }
        }
    }
    printf("原二维数组中的最大值为%d，在第%d行第%d列\n",max,(row+1),(column+1));
    return 0;
}
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# 6.3 字符数组

C语言中没有字符串类型，字符串是存放在字符型数组中的。

# 6.3.1 怎样定义字符数组

用来存放字符数据的数组是字符数组，字符数组中的一个元素存放一个字符，由于字符型数据是以整数形式（ASCII代码）存放的，因此也可以用整型数组来存放字符数据。

# 6.3.2 字符数组的初始化

如果在定义字符数组时不进行初始化，则数组中各元素的值是不可预料的，如果花括号中提供的初值个数大于数组长度，则出现语法错误，如果初值个数小于数组长度，则只将这些字符赋给数组中前面那些元素，其余的元素自动定位空字符，即'\0'。

# 6.3.3 怎样引用字符数组中的元素

例6.6 定义字符数组

#include<stdio.h>
int main(){
    char str[10] = {'H','e','l','l','o','W','o','r','l','d'};
    for(int i = 0;i < 10;i++){
        printf("%c",str[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
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例6.7 定义字符数组_plus

#include<stdio.h>
int main(){
    char str[] = "helloworld";
    printf("%s",str);
    printf("\n");
    return 0;
}
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# 6.3.4 字符串和字符串结束标志

在C语言中，是将字符串作为字符数组来处理的，并规定了一个“字符串结束标志”，以字符'\0'作为结束标志。

C系统在用字符数组存储字符串常量时会自动加一个'\0'作为结束符，如‘C program’共有9个字符，字符串是存放在一维数组中的，在数组中它占10个字节，最后一个字节'\0'是由系统自动加上去的。

三种等价形式：

char c[] = {"I am happy"};
char c[] = "I am happy";
char c[] = {'I','','a','m','','h','a','p','p','y'};
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# 6.3.5 字符数组的输入输出

字符数组的输入输出可以有两种方式：

  • 逐个字符输入输出，用格式符%c输入或输出一个字符；
  • 将整个字符串一次输入或输出，用%s格式符

【注】：

  • 如果一个字符数组中包含一个以上\0，则遇到第一个\0时输出就结束。
  • scanf函数中的输入项如果是字符数组名，不要再加地址符&。

# 6.3.6 使用字符串处理函数

在使用字符串处理函数时，应该引入#include<string.h>头文件。

  • puts函数 - 输出字符串的函数

    一般形式为：puts(字符数组)，其作用是将一个字符串输出到终端。

  • gets函数 - 输入字符串的函数

    一般形式为：gets(字符数组)，其作用是从终端输入一个字符串到字符数组，并且得到一个函数值，该函数值是字符数组的起始地址。

    #include <stdio.h>
#include<string.h>
int main(){
   char str[50];
   printf("请输入一个字符串：");
   gets(str);
   puts(str);
   return 0;
}
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  • strcat函数 - 字符串连接函数

    一般形式为：strcat(字符数组1，字符数组2)，其作用是把两个字符数组中的字符串连接起来，把字符串2接到字符串1后面，结果放在字符数组1中，函数调用后得到一个函数值，即字符数组1的地址。

    #include <stdio.h>
#include<string.h>
int main(){
    char str1[100] = "Hello,";
    char str2[] = "i am hahaCoder!";
    printf("str1和str2合并后的结果为:%s\n",strcat(str1, str2));
    return 0;
}
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    【注】：

    1. 字符数组1必须足够大，以便容纳连接后的新字符串。
    2. 连接前两个字符串的后面都有'\0'，连接时将字符串1后面的'\0'取消，只在新串最后保留'\0'。

  • strcpy和strncpy字符串复制函数

    一般形式为：strcpy(字符数组1，字符串2)，其作用是将字符串2复制到字符数组1中去。

    #include <stdio.h>
#include <string.h>
 int main (){
  char str1[]="Sample string";
  char str2[40];
  char str3[40];
  strcpy (str2,str1);
  strcpy (str3,"copy successful");
  printf ("str1: %s\nstr2: %s\nstr3: %s\n",str1,str2,str3);
  return 0;
}
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    【注】：

    1. 字符数组1必须定义得足够大，以便容纳被复制的字符串2。
    2. 字符数组1必须被写成数组名形式，字符串2可以是字符数组名，也可以是一个字符串常量。
    3. 不能用赋值语句将一个字符串常量或字符数组直接给一个字符数组，只能用strcpy函数将一个字符串复制到另一个字符数组中去，用赋值语句只能将一个字符赋给一个字符型变量或字符数组元素。
    #include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(){
   char src[40];
   char dest[12];
   strcpy(src, "This is runoob.com");
   strncpy(dest, src, 10);
   printf("最终的目标字符串： %s\n", dest);
   return(0);
}
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    strcnpy(str1,str2,2)：可以用strncpy函数将字符串2中前面n个字符复制到字符数组1中去。

  • strcmp函数 - 字符串比较函数

    一般形式为：strcmp(字符串1，字符串2)，其作用是比较字符串1和字符串2，比较规则是将两个字符串自左至右逐个字符按ASCII码值大小进行比较，直到出现不同的字符或遇到'\0'为止。

    str1 = str2，函数值为0；str1 > str2，函数值为正数；str1 < str2，函数值为负数。

    #include <stdio.h>
#include <string.h>
int main (){
    char str1[15];
    char str2[15];
    printf("请输入字符：");
    scanf("%s %s",str1,str2);
    int ret;
    ret = strcmp(str1, str2);
    if(ret < 0){
        printf("str1<str2\n");
    }
    else if(ret > 0){
        printf("str1>str2\n");
    }
    else{
        printf("str1=str2\n");
    }
    return 0;
}
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  • strlen函数 - 测试字符串长度的函数

    一般形式为：strlen(字符数组)，其作用是测试字符串的长度，函数值为字符串中的实际长度，不包括'\0'在内。

    #include <stdio.h>
#include <string.h>
int main (){
   char str[50];
   strcpy(str, "www.shipudong.com");
   printf("字符串%s的长度是%d\n",str,strlen(str));
   return 0;
}
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  • strlwr函数 - 转换为小写的函数

    一般形式为：strlwr(字符串)，其作用是将字符串中大写字母换成小写字母。

  • strupr函数 - 转换为大写的函数

    一般形式为：strupr(字符串)，其作用是将字符串中小写字母转换成大写字母。

# 6.3.7 字符数组应用举例

例6.8 统计单词个数

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main(){
    char string[100];
    int num = 0,word = 0;
    char c;
    printf("请输入文本内容：");
    fgets(string,sizeof(string)/sizeof(string[0]),stdin);
    for (int i = 0; (c = string[i])!='\0'; i++) {
        if(c == ' '){
            word = 0;
        }else if (word == 0){
            word = 1;
            num++;
        }
    }
    printf("共有%d个单词\n",num);
    return 0;
}
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例6.9 求3个字符串中的最大者

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main(){
    char str[3][20];
    char string[20];
    printf("请输入三个字符串：");
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        scanf("%s",str[i]);
    }
    if (strcmp(str[0],str[1])>0) {
        strcpy(string, str[0]);
    }else{
        strcpy(string, str[1]);
    }
    if(strcmp(string, str[2])<0){
        strcpy(string, str[2]);
    }
    printf("最大字符串为:%s\n",string);
    return 0;
}
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课后题：3、4、5、6、7、9、10、12、13、14

第七章 用函数实现模块化程序设计