C語言程序設(shè)計教程課件：數(shù)組

數(shù)組5.1一維數(shù)組5.2二維數(shù)組5.3字符數(shù)組5.4數(shù)組與函數(shù)本章小結(jié)

5.1一維數(shù)組

【問題】從鍵盤任意輸入N個數(shù)，給這些數(shù)排序，排序后得到的數(shù)如何存放？【分析】從鍵盤輸入N個數(shù)并給這些數(shù)排序很簡單，但是，排序后得到的數(shù)如何存放就比較麻煩。在我們學(xué)了數(shù)組之后，解決這個問題就會很容易。

5.1.1一維數(shù)組的定義

在C語言中，使用數(shù)組前必須先進(jìn)行數(shù)組的定義。定義一個一維數(shù)組的一般形式為：

數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[常量表達(dá)式]；

例如：

inta[6];

定義了一個一維整型數(shù)組，數(shù)組名為a，有6個元素，這6個元素分別為a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4]、a[5]。

【說明】

(1)數(shù)組名與變量的命名方法相同，用合法的標(biāo)識符表示。

(2)方括號中的“常量表達(dá)式”又稱“數(shù)組長度”，用整型常量表達(dá)式表示，可以包括常量和符號常量，但不能包括變量。

(3)數(shù)組元素的下標(biāo)從0開始，最大為元素個數(shù)減1，不能越界。

(4)同一數(shù)組中所有元素的數(shù)據(jù)類型都是相同的。

5.1.2一維數(shù)組元素的引用

在定義了數(shù)組之后，就可引用其中的數(shù)組元素。其引用形式為：

數(shù)組名[下標(biāo)]

下標(biāo)可以為整型常量、符號常量，也可以包含變量。下標(biāo)值如果為小數(shù)，C語言編譯時將自動取整。

C語言中只能逐個引用數(shù)組元素，而不能一次引用整個數(shù)組。

請注意區(qū)分?jǐn)?shù)組定義和數(shù)組元素的引用，兩者從形式上看有些相似，但含義卻完全

不同。例如：inta[5];是定義一個有5個元素的整型數(shù)組，而a[3]是對下標(biāo)為3的元素的引用。數(shù)組定義是說明語句，前面有類型關(guān)鍵字，而元素引用出現(xiàn)在表達(dá)式中，前面沒

有類型關(guān)鍵字。數(shù)組定義時，方括號中是常量表達(dá)式，而元素引用時，方括號中是一般表達(dá)式。

設(shè)計程序時，通常用循環(huán)變量控制數(shù)組元素的下標(biāo)，來實現(xiàn)數(shù)組元素的引用。

【例5-1】將數(shù)字1～10存入一個整型數(shù)組a中并輸出。

運行結(jié)果如圖5-1所示。圖5-1例5-1運行結(jié)果

5.1.3一維數(shù)組的基本操作

一維數(shù)組定義后，系統(tǒng)將按數(shù)組類型和元素個數(shù)開辟一組連續(xù)的存儲單元，用于依次存放每個數(shù)組元素。數(shù)組名表示該連續(xù)存儲單元的首地址。例如定義inta[10];后，系統(tǒng)將在內(nèi)存中開辟10個連續(xù)的整型存儲單元，存放10個元素，數(shù)組名a表示該連續(xù)存儲單元的首地址&a[0]。

對數(shù)組元素賦值一般有兩種方式：一種是在數(shù)組定義時就給數(shù)組元素賦以初值；另一種方式是用賦值語句或輸入語句使數(shù)組元素取得值，這在程序運行中進(jìn)行。

對一維數(shù)組元素的初始化賦值通?？梢圆捎靡韵路绞竭M(jìn)行。

(1)對數(shù)組的全部元素賦初值。

例如：inta[2]={1,2};

將數(shù)組元素的初值依次放在一對花括號內(nèi)，經(jīng)過上述定義及初始化之后，a[0]=1,a[1]=2。

(2)對數(shù)組的部分元素賦初值。

例如：intb[4]={2,4,6};

只給前3個元素賦初值，其余1個元素的值為0。如果數(shù)組定義時沒有進(jìn)行初始化賦值，則所有元素的值都是隨機(jī)的。

(3)對全部數(shù)組元素賦初值時，可以不指定數(shù)組的長度。

例如：inta[]={1,2,3};

(4)當(dāng)數(shù)組指定的元素個數(shù)少于初值的個數(shù)時，作語法錯誤處理。

例如：intc[3]={1,2,3,4,5};

是不合法的，因為c數(shù)組只能有3個元素，卻給了5個初始值。

5.1.4一維數(shù)組的應(yīng)用

【例5-2】利用數(shù)組計算fibonacci數(shù)列的前10個數(shù)，即1,1,2,3,5,…，并按每行打印5個數(shù)的格式輸出。

運行結(jié)果如圖5-2所示。圖5-2例5-2運行結(jié)果

【例5-3】從鍵盤輸入10個數(shù)，求平均數(shù)并輸出所有大于平均數(shù)的數(shù)。

運行結(jié)果如圖5-3所示。圖5-3例5-3運行結(jié)果

【例5-4】輸入一個正整數(shù)n(1＜n≤10)，再輸入n個整數(shù)，用選擇法將它們從小到大排序后輸出。

選擇排序法的基本思路為：對于給定的一組數(shù)據(jù)，每次選擇最小的數(shù)據(jù)放在數(shù)組的當(dāng)前位置，直至最大的數(shù)據(jù)結(jié)束。

運行結(jié)果如圖5-4所示。圖5-4例5-4運行結(jié)果

【例5-5】在數(shù)組中查找一個給定的數(shù)。

輸入5個整數(shù)，將它們存入數(shù)組a中，再輸入1個數(shù)x，然后在數(shù)組中查找x，如果找到，輸出相應(yīng)的下標(biāo)，否則，輸出“NotFound”。

運行結(jié)果如圖5-5所示。圖5-5例5-5運行結(jié)果

5.2二維數(shù)組

在實際應(yīng)用中，很多問題的數(shù)據(jù)是二維或多維陣列，如矩陣、二維表格等。C語言允許使用二維或多維數(shù)組，多維數(shù)組的元素有多個下標(biāo)。多維數(shù)組最具代表形式的是二維數(shù)組，它由數(shù)組名及表明行數(shù)和列數(shù)的下標(biāo)構(gòu)成，即數(shù)組元素有兩個下標(biāo)。

5.2.1二維數(shù)組的定義與初始化

二維數(shù)組定義的一般形式為：

數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[行數(shù)][列數(shù)]；

例如：

intb[1][2]; /*定義b為1行2列的整型數(shù)組*/

chara[3][4]; /*定義a為3行4列的字符型數(shù)組*/

floatd[5][6]; /*定義d為5行6列的實型數(shù)組*/

數(shù)組b有1*2=2個元素，數(shù)組a有3*4=12個元素，數(shù)組d有5*6=30個元素。與一維數(shù)組定義中元素個數(shù)必須為常量表達(dá)式相同，二維數(shù)組定義中的行數(shù)和列數(shù)也必須為常量表達(dá)式，不能包含變量。

像一維數(shù)組元素一樣，二維數(shù)組元素的行下標(biāo)和列下標(biāo)均從0開始。例如，上面定義的數(shù)組a有3行4列，其元素有：

實質(zhì)上，二維數(shù)組可以看做由一維數(shù)組嵌套而成，即當(dāng)一維數(shù)組的每個元素又是一個類型相同的一維數(shù)組時，就組成了二維數(shù)組。例如，inta[3][4]可以看成：一維數(shù)組inta[3]的三個元素a[0]、a[1]、a[2]又都是有四個元素的一維數(shù)組(行數(shù)組)，a[0]、a[1]、a[2]分別是它們的數(shù)組名。數(shù)組a[0]的元素有a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]和a[0][3]；數(shù)組a[1]的元素有a[1][0]、a[1][1]、a[1][2]和a[1][3]；數(shù)組a[2]的元素有a[2][0]、a[2][1]、a[2][2]和a[2][3]。

同樣，三維數(shù)組可以看成是一維數(shù)組的各元素由二維數(shù)組構(gòu)成。

5.2.2二維數(shù)組元素的引用

二維數(shù)組元素的引用形式如下：

數(shù)組名[行下標(biāo)][列下標(biāo)]

下標(biāo)用來標(biāo)識數(shù)組元素在數(shù)組中的位置。下標(biāo)可以是整型常數(shù)、有值變量或表達(dá)式，如：s[2][n+3]，a[i][j]等，但不能寫成s[2,1+3]，a[i,j]的形式。與一維數(shù)組相似，二維數(shù)組也只能逐個訪問數(shù)組元素，而不能訪問整體數(shù)組、整行或整列。程序設(shè)計時通常用兩重循環(huán)的循環(huán)變量分別控制數(shù)組元素的行下標(biāo)和列下標(biāo)，實現(xiàn)對二維數(shù)組元素的引用。

【例5-6】定義1個3*2的二維數(shù)組a，數(shù)組元素的值由下式給出，按矩陣的形式輸出a：

運行結(jié)果如圖5-6所示。圖5-6例5-6運行結(jié)果

5.2.3二維數(shù)組的基本操作

1．二維數(shù)組的存儲

二維數(shù)組定義后，系統(tǒng)也將為二維數(shù)組按其類型和元素個數(shù)開辟連續(xù)的存儲單元。由于二維數(shù)組有行列結(jié)構(gòu)，而內(nèi)存單元是順序(線性)排列的，因此必須按一定的規(guī)律存放二維數(shù)組的元素。C語言規(guī)定：二維數(shù)組元素按行存儲，即一行接一行存儲。例如，整型數(shù)組a[3][2]共有6個整型存儲單元。

2．二維數(shù)組的初始化

二維數(shù)組可以在數(shù)組定義時，給數(shù)組元素賦以初值。操作方法如下：

(1)分行給二維數(shù)組賦初值。

(2)按存儲順序連續(xù)賦初值。

(3)分行對部分元素賦初值，未賦初值的元素自動取0值(對實數(shù)是0.0，對字符型是'\0')。

(4)按存儲順序?qū)θ炕虿糠衷刭x初值，省略行數(shù)，系統(tǒng)將自動計算行數(shù)。

5.2.4二維數(shù)組的應(yīng)用

【例5-7】將矩陣a轉(zhuǎn)置后存入矩陣b。

矩陣轉(zhuǎn)置是行列互換，其關(guān)鍵語句為b[i][j]=a[j][i];。

運行結(jié)果如圖5-7所示。圖5-7例5-7運行結(jié)果

【例5-8】不借助另外的矩陣，將矩陣a轉(zhuǎn)置。

【分析】不借助另外的矩陣，將一個矩陣轉(zhuǎn)置，要求是一個方陣，即將i行j列的元素與j行i列的元素互換。但應(yīng)注意，下標(biāo)i、j不能完全遍歷，否則矩陣將轉(zhuǎn)置兩次等于還原。

運行結(jié)果如圖5-8所示。圖5-8例5-8運行結(jié)果

【例5-9】自定義一個函數(shù)day_of_year(year,month,day)，計算并返回year(年)、month(月)和day(日)對應(yīng)的是該年的第幾天。

【分析】先判斷是否為閏年，然后再計算具體天數(shù)。

運行結(jié)果如圖5-9所示。圖5-9例5-9運行結(jié)果

5.3字符數(shù)組

5.3.1字符數(shù)組與字符串字符數(shù)組即用來存放字符或字符串的數(shù)組。

1．字符數(shù)組的定義一維字符數(shù)組的定義、引用、初始化與其他類型的一維數(shù)組一樣。如：charstr[80];定義一個含有80個字符型元素的數(shù)組str。

2．字符數(shù)組的初始化

(1)字符數(shù)組初始化的基本方法：逐個給字符數(shù)組中的各元素賦值，這與數(shù)值數(shù)組的初始化方法相同。

例如：chart[5]={'H','a','p','p','y'};

staticchars[6]={'H','a','p','p','y',0};

0代表字符'\0'，也就是ASCII碼為0的字符

staticchars[6]={'H','a','p','p','y','\0'};

(2)如果對全體元素賦初值，則可以省略長度說明。

如：charch[]={'h','e','l','l','o'};

這時數(shù)組ch的長度自動定為5。

字符數(shù)組初始化的基本方法一般都沒有存儲?'\0'?字符，這樣的字符數(shù)組不能作為字符串處理。要想使得初始化以后的字符數(shù)組可以作為字符串處理，要么指出并增加字符數(shù)組的長度，以便在數(shù)組尾部自動存儲?'\0'?作為字符串結(jié)束標(biāo)志(在'\0'較多的情況下，以第一個'\0'作為字符串結(jié)束標(biāo)志)；要么在初值之后加上?'\0'?字符。

如：charch[]={'h','e','l','l','o','\0'};

3．字符串的初始化存儲

字符串的初始化存儲是指用字符串直接給字符數(shù)組賦初值。

(1)一維字符數(shù)組的字符串的初始化存儲。

如：charch[]={"happy"};

也可以省去花括號，直接寫成：

charch[]="happy";

這種方式比逐個字符賦初值書寫起來方便得多。此時，數(shù)組ch實際有6個而不是5個元素，因為編譯程序在處理字符串時，自動在字符串的末尾加上'\0'，以表示字符串的結(jié)束，'\0'會占用一個字節(jié)的空間。我們在程序中可以依靠檢測'\0'來判定字符串是否結(jié)束。

通常，字符數(shù)為n的字符串需占用n+1個字符空間。與上例等價的形式為：

charch[6]={"happy"};

(2)二維字符數(shù)組的字符串的初始化存儲。

例如：chars[3][6]={"happy","hello","hi"};

結(jié)果是每行存儲一個字符串。

5.3.2字符串的輸入輸出

1．逐個輸入、輸出字符串中的字符

字符串的輸入、輸出一般有兩種方法：一種方法是使用scanf和printf函數(shù)的格式符"%c"；另一種方法是使用getchar和putchar函數(shù)逐個輸入和輸出字符數(shù)組中字符。它們的不同點在于：使用scanf和printf函數(shù)可以一次輸入和輸出多個字符，而使用getchar和putchar函數(shù)一次只能輸入和輸出一個字符。

【例5-10】使用scanf和printf函數(shù)輸入、輸出字符數(shù)組中的字符。

運行結(jié)果如圖5-10所示。圖5-10例5-10運行結(jié)果

2．字符串函數(shù)

C語言提供了除已介紹的用于輸入、輸出的scanf、printf、gets和puts函數(shù)外，還提供了字符串拷貝、連接、比較等字符串處理函數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，使用這些函數(shù)前應(yīng)在程序中包含頭文件“string.h”。

1)字符串拷貝函數(shù)strcpy

函數(shù)strcpy的調(diào)用格式為：

strcpy(字符數(shù)組名，字符串)

【功能】將一個字符串復(fù)制到一個字符數(shù)組中，字符串結(jié)束標(biāo)志'\0'也一同拷貝，字符串將覆蓋字符數(shù)組的相應(yīng)部分。本函數(shù)的返回值為字符數(shù)組的首地址。

【說明】

(1)字符數(shù)組必須定義得足夠大，以便能存入指定的字符串。字符數(shù)組名若換成字符數(shù)組元素地址，將從該元素處開始復(fù)制。

(2)字符串可以是字符串常量、字符數(shù)組名、字符數(shù)組元素地址等，代表源字符串。

(3)??strcpy(字符數(shù)組名，字符串，整數(shù))形式只將字符串前整數(shù)個字符和?'\0'?復(fù)制到字符數(shù)組。

【例5-11】將一個字符串復(fù)制到另外一個字符串中。

運行結(jié)果如圖5-11所示。圖5-11例5-11運行結(jié)果

2)字符串連接函數(shù)strcat

函數(shù)strcat的調(diào)用格式為：

strcat(字符數(shù)組名，字符串)

【功能】把字符串連同'\0'?連接到字符數(shù)組的后面，字符數(shù)組的'\0'?取消，結(jié)果存放在字符數(shù)組中。本函數(shù)的返回值為字符數(shù)組的首地址。

【說明】

(1)字符數(shù)組必須定義得足夠大，以便能存入指定的字符串。字符數(shù)組名若換成字符數(shù)組元素地址，將從該元素處開始復(fù)制。

(2)字符串可以是字符串常量、字符數(shù)組名、字符數(shù)組元素地址等，代表字符串。

【例5-12】連接兩個字符串。

運行結(jié)果如圖5-12所示。圖5-12例5-12運行結(jié)果

3)字符串比較函數(shù)strcmp

函數(shù)strcmp的調(diào)用格式為：

strcmp(字符串x，字符串y)

【功能】比較兩個字符串，返回值為比較結(jié)果：

當(dāng)字符串x=?字符串y時，函數(shù)返回值為0；

當(dāng)字符串x?>?字符串y時，函數(shù)返回值為一正數(shù)；

當(dāng)字符串x?<?字符串y時，函數(shù)返回值為一負(fù)數(shù)。

4)測字符串的長度函數(shù)strlen

函數(shù)strlen的調(diào)用格式為：

strlen(字符串)

【功能】測字符串中字符的實際個數(shù)(不含'\0'標(biāo)志)，返回值為整數(shù)。

例5-13】測字符串的長度。

運行結(jié)果如圖5-13所示。圖5-13例5-13運行結(jié)果

5.3.3二維字符數(shù)組的應(yīng)用

前面已經(jīng)介紹，二維數(shù)組的每一行都是一個一維數(shù)組，第i行一維數(shù)組的數(shù)組名就是a[i]，也就是第i行首地址，用它就可以訪問第i行字符串。因此，用二維字符數(shù)組可以處理多個字符串問題，訪問這些字符串就變成了訪問一維數(shù)組。

【例5-14】輸入一個字符串，分別統(tǒng)計其中的大寫字母、小寫字母、數(shù)字字符和其他字符的個數(shù)。

運行結(jié)果如圖5-14所示。圖5-14例5-14運行結(jié)果

5.4數(shù)?組?與?函?數(shù)

1．?dāng)?shù)組元素作為函數(shù)參數(shù)數(shù)組元素即下標(biāo)變量，它的使用與普通變量并無區(qū)別。數(shù)組元素只能用作函數(shù)實參，其用法與普通變量完全相同：在發(fā)生函數(shù)調(diào)用時，把數(shù)組元素的值傳送給形參，實現(xiàn)單向值傳送。

【例5-15】寫一函數(shù)，統(tǒng)計字符串中字母的個數(shù)。

運行結(jié)果如圖5-15所示。圖5-15例5-15運行結(jié)果

說明：

(1)用數(shù)組元素作實參時，只要數(shù)組元素類型和函數(shù)的形參類型一致即可，并不要求函數(shù)的形參也是下標(biāo)變量。換句話說，對數(shù)組元素的處理是按普通變量對待的。

(2)使用普通變量或下標(biāo)變量作函數(shù)參數(shù)時，編譯系統(tǒng)為形參變量和實參變量分配兩個獨立的內(nèi)存單元。在函數(shù)調(diào)用時發(fā)生的值傳送，是把實參變量的值賦予形參變量單元。

2．?dāng)?shù)組名作為函數(shù)的參數(shù)

數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)時，既可以作形參，也可以作實參。

數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)時，要求形參和相對應(yīng)的實參都必須是類型相同的數(shù)組，都必須有明確的數(shù)組說明。這種方式是把實參數(shù)組的起始地址傳給形參數(shù)組，形參數(shù)組的改變也是對實參數(shù)組的改變，稱這種參數(shù)傳遞方式為“地址傳遞”。

【例5-16】已知某個學(xué)生5門課程的成績，求出平均成績。

運行結(jié)果如圖5-16所示。圖5-16例5-16運行結(jié)果

說明：

(1)用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)，應(yīng)該在調(diào)用函數(shù)和被調(diào)用函數(shù)中分別定義數(shù)組，且數(shù)組類型必須一致，否則結(jié)果將出錯。例如，在本例中，形參數(shù)組為a[]，實參數(shù)組為sco[]，它們的類型相同。

(2)用數(shù)組名作函數(shù)實參時，并不是把數(shù)組元素的值傳遞給形參，而是把實參數(shù)組的首地址傳給形參數(shù)組，這樣形參數(shù)組與實參數(shù)組共用同一