《C語言程序設計新視角》課件第4章

第4章數(shù)組4.1數(shù)組概念的引入4.2數(shù)組和普通變量的類比4.3如何把數(shù)組存入機器中4.4對數(shù)組的操作4.5本章小結

【主要內容】

數(shù)組的概念、使用規(guī)則及方法實例；

通過數(shù)組與數(shù)組元素和單個變量的類比，說明其表現(xiàn)形式與本質含義；

數(shù)組的空間存儲特點及調試要點；

多維數(shù)組的編程要點；

自頂向下算法設計的訓練。

【學習目標】

掌握定義數(shù)組、初始化數(shù)組及引用數(shù)組元素的方法；

能夠定義和使用多維數(shù)組；

掌握字符數(shù)組的特殊處理。

我們前面學習了基本的數(shù)據(jù)類型，知道了如何把數(shù)據(jù)存入計算機的方法，同時學完了C語言的語句，知道了程序的三種基本結構及算法的基本實現(xiàn)方法，那么，按照圖4.1所示的程序的構成公式，是不是就能編程解決所有的實際問題了呢？4.1數(shù)組概念的引入

圖4.1程序的構成公式先請看下面的引例。

【引例1】2個數(shù)由小到大排序；3個數(shù)由小到大排序；10個數(shù)由小到大排序；100個數(shù)由小到大排序；……

(1)對于100個數(shù)的排序，至少需要設置多少個變量？

(2)應如何設置變量，使程序能以一種簡便的方式統(tǒng)一處理數(shù)據(jù)？

從算法上講，無論需要排序的數(shù)的量是多少，都可以用相同的方法處理，但是，在處理之前，這些數(shù)據(jù)應如何合理地存到計算機中呢？具體對程序員來說，就是如何設置變量的問題。3個數(shù)，可以設成a、b、c；那10個數(shù)呢？100個數(shù)呢？如果每個變量名都是無規(guī)律的，那么要做循環(huán)處理，幾乎是不可行的。

當數(shù)據(jù)的數(shù)量達到一定的規(guī)模時，首先的問題就是如何合理有效地把它們存入計算機，使程序能以一種簡便的統(tǒng)一的方式引用數(shù)據(jù)，然后才能考慮如何設計算法，完成所要求的功能。通常，計算機解題的兩大步驟如下：

(1)用合理的數(shù)據(jù)結構描述問題。

(2)用相應的算法解決問題。

【引例2】從鍵盤輸入100個數(shù)，然后逆序輸出之。

為方便循環(huán)處理時對變量的引用，我們把這100個變量的名稱設置成有規(guī)律的形式，處理流程如圖4.2所示。

圖4.2引例2處理流程說明：Xi隨i作變化，因為下標用鍵盤輸入不方便，故Xi在程序中的表示方法就寫為X[i]。

寫出對應的程序語句：

inti;

intx[100];

for(i=1；i<=100;i++)scanf("%d",&x[i]);

for(i=100;i>=1;i--)printf("%d",x[i]);說明：

(1)intx[100]表示定義100個int類型的變量，這是一組同類型數(shù)據(jù)的集合，稱做數(shù)組，其中帶下標的變量稱做數(shù)組元素。

(2)此程序只是為了和流程圖對應，在循環(huán)中將x的下標變化從1變至100。實際在C語言中，規(guī)定下標從0開始使用，對于intx[100]，下標的變化應該是從0到99。

【引例3】有一位同學，學習了6門課程，其成績如表4.1所示，求平均分數(shù)。

表4.1成績表1對于這樣的問題，我們按照引例2設置變量的方法，第i門課的成績用grade[i]表示，用數(shù)組的形式存儲課程成績，然后再完成求平均分的操作，這樣比較方便。該引例的偽代碼見表4.2。

表4.2引例3偽代碼如果問題的數(shù)據(jù)量增加，變成：有4位同學，學習了6門課程，其成績如表4.3所示，求平均分。此時，每個學生的成績又該如何表示呢？

表4.3成績表2觀察可知，表中每個學生的成績所在位置都是由行和列兩個信息唯一確定的，我們用i表示行，j表示列，則第i位同學第j門課的成績可以用帶兩個下標的變量來表示：grade[i][j]。成績表各個元素與下標的關系見表4.4。

表4.4數(shù)

據(jù)

與

下

標把表中每個數(shù)據(jù)都以有規(guī)律的方式命名存儲后，按照上面只有一位學生求平均分的算法將其循環(huán)執(zhí)行4次，即可分別求得4位同學的平均分，完成題目的要求。

綜上，我們可以說，數(shù)組是在程序設計中，為了處理方便，把相同類型的若干變量按有序的方式組織起來的一種形式。

數(shù)組：一組帶下標的同類型數(shù)據(jù)的集合。

我們知道，普通變量的三個要素是變量名、變量值和存儲單元。數(shù)組既然是一組同類型變量的集合，也應該具有同普通變量類似的要素和相關的用法，參見表4.5。4.2數(shù)組和普通變量的類比

表4.5變

量

與

數(shù)

組

4.3.1數(shù)組的定義

C語言的數(shù)組定義形式：

數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[常量1][常量2]…[常量n];4.3如何把數(shù)組存入機器中說明：

(1)數(shù)據(jù)類型可以是任何一種基本數(shù)據(jù)類型或構造數(shù)據(jù)類型。

(2)數(shù)組名是用戶定義的數(shù)組標識符。

(3)方括號的對數(shù)表示數(shù)組的維數(shù)。方括號中的常量表達式表示數(shù)據(jù)元素的個數(shù)。如果只有一對括號，則表示一維數(shù)組，有兩對括號表示二維數(shù)組，以此類推。本書只介紹一維和二維數(shù)組。

數(shù)組元素：數(shù)組中帶下標的變量。數(shù)組元素的使用規(guī)則和普通同類型變量類似。其引用形式如下：

數(shù)組名[下標1][下標2]

…

[下標n]

關于數(shù)組及數(shù)組的下標要注意以下幾點：

·定是0開始：C語言規(guī)定，數(shù)組的下標一定是從0開始的；

·數(shù)值表達式：數(shù)組下標所在位置可以是數(shù)值表達式；

·越界要制止：不能使用超出定義空間的數(shù)組元素。4.3.2數(shù)組的初始化

數(shù)組初始化：指在定義數(shù)組的同時給數(shù)組元素賦初值。

數(shù)組初始化的各種情形見表4.6。

表4.6數(shù)組初始化的情形4.3.3數(shù)組的存儲

數(shù)組的存儲有以下特點：

(1)定義分空間：與一般的普通變量一樣，數(shù)組的存儲空間也是在定義時分配的，可以使用sizeof運算符測試數(shù)組占用內存空間的大小：

數(shù)組的空間大小=sizeof(數(shù)組的數(shù)據(jù)類型)*數(shù)組元素的個數(shù)

(2)運行不能變：數(shù)組的存儲空間大小一旦分配好了，在程序運行過程中就不能改變了。

(3)元素都相連：數(shù)組元素的空間是按下標順序連續(xù)分配的。

【例4-1】數(shù)組的空間分配。

(1)intx[100]={1,3,5,7};

根據(jù)一維數(shù)組x的定義，系統(tǒng)給它分配100個存儲單元，每個單元長度都是一個int的長度。一維數(shù)組x的空間分配見表4.7。

表4.7一維數(shù)組x的空間分配

(2)inta[2][3]={{1,3,5},{2,4,6}};

根據(jù)二維數(shù)組a的定義，系統(tǒng)給它分配2×3=6個存儲單元，每個單元長度都是一個int的長度。二維數(shù)組a的空間分配見表4.8。

表4.8二維數(shù)組a的空間分配說明：

(1)C語言中規(guī)定數(shù)組的名字代表數(shù)組的起始地址。這里的地址是指內存中存儲單元的位置。

(2)二維數(shù)組是按行優(yōu)先順序存儲的，即是先存第0行的元素，再存第1行，以此類推。第一個下標代表行，第二個下標代表列。

(3)C語言規(guī)定，二維數(shù)組每一行的起始地址由數(shù)組名加一維下標構成。例如數(shù)組inta[2][3]，a[0]表示第0行的起始地址，a代表a數(shù)組的起始地址，所以a[0]和a的值是一樣的。

數(shù)組在定義時若沒有賦初值，存儲單元的值會是什么？

答：同普通變量定義的情形類似，是一組隨機值。(全局量時例外，全局量的含義參見第5章。)

下面兩種情形，會給數(shù)組a分配空間嗎？

情形一：

intx;

inta[x];

情形二：

intx=100;

inta[x];答：根據(jù)數(shù)組的定義形式

數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[常量]；

數(shù)組的空間長度分配是根據(jù)數(shù)組的數(shù)據(jù)類型和方括號中的常量值確定的，在程序的運行中不能被改變。

對于情形一：

數(shù)組a的括號中是變量，在數(shù)組a定義時無法確定x的值，所以inta[x]是非法的。

對于情形二：數(shù)組a的括號中是變量，在數(shù)組a定義時，x雖然賦了初值，但數(shù)組的定義形式要求數(shù)組長度是常量，故這種數(shù)組定義法也是非法的。以上兩種情形都是初學者容易犯的錯誤，要特別注意。

數(shù)組的長度應在定義時確定，在程序運行中不能被改變。4.3.4數(shù)組存儲空間的查看方法

【例4-2】使用初始值列表來初始化數(shù)組。

1 /*使用初始值列表來初始化數(shù)組*/

2 #include<stdio.h>

3 intmain()

4 {

5 /*使用初始值列表來初始化數(shù)組*/

6 intm[5]={1,3,5,7,9};

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

8 intb[6]={1,3,5};

9 intx[100]={1,3,5,7};

10 intn[]={1,3,5,7,9};

11 charc[]="abcde";

12 inti,j;

13

14 /*以列表形式輸出一維數(shù)組m*/

15 printf("一維數(shù)組m[5]\n");

16 printf("%s%13s\n","Element","Value");

17 for(i=0;i<5;i++)

18 {

19 printf("%7d%13d\n",i,m[i]);

20 }

21 printf("\n");

22

23 /*以列表形式輸出二維數(shù)組a*/

24 printf("二維數(shù)組a[2][3]\n");

25 for(i=0;i<2;i++)

26 {

27 for(j=0;j<3;j++)

28 {

29 printf("%d",a[i][j]);

30 }

31 printf("\n");

32 }

33 return0;

34 }程序結果：

一維數(shù)組m[5]

ElementValue

01

13

25

37

49

二維數(shù)組a[2][3]

135

246

圖4.3～圖4.13分別為例4-2的調試步驟1～調試步驟11。

調試要點：

·一維數(shù)組的整體查看方法；

·一維數(shù)組元素的查看方法；

·二維數(shù)組的整體查看方法；

·二維數(shù)組元素的查看方法；

·字符串的結束標志問題。

1．查看一維數(shù)組

1)整體查看

(1)直接在Watch窗口的Name欄鍵入數(shù)組名。比如要查看m數(shù)組，鍵入m后，Watch窗口中顯示的內容如圖4.3所示。

注意：數(shù)組名m左側是一個帶框的加號，表明用鼠標點開后，里面還有內容；Value的部分是一個十六進制的數(shù)，這是數(shù)組m在內存中的起始地址，C語言規(guī)定數(shù)組名是一個地址常量。

(2)點開數(shù)組名前的加號，則Name欄顯示m數(shù)組的元素m[0]～m[4]，如圖4.4所示。

圖4.3例4-2調試步驟1

圖4.4例4-2調試步驟2注意：元素的值是隨機值，而不是我們賦的1、3、5、7、9。這是因為，程序部分顯示跟蹤步驟的箭頭當前指向的是“intm[5]={1,3,5,7,9};”，表明此條定義初始化語句處于還未執(zhí)行而將要執(zhí)行的狀態(tài)。

(3)按F10鍵，再向下執(zhí)行一步，完成m數(shù)組的初始化，如圖4.5所示。

圖4.5例4-2調試步驟3

2)單個元素值的查看

在Name欄中輸入元素名即可，如圖4.6所示。圖4.6例4-2調試步驟4

2．查看二維數(shù)組

1)整體查看

(1)輸入數(shù)組名，如圖4.7所示。圖4.7例4-2調試步驟5二維數(shù)組名也是一個地址值，是二維數(shù)組的起始地址。

(2)點開數(shù)組名前的加號，如圖4.8所示。圖4.8例4-2調試步驟6

a[0]和a[1]也是地址值。C語言規(guī)定，二維數(shù)組名加一維下標表示行地址，即a[0]表示第0行的起始地址，a[1]表示第1行的起始地址。

(3)點開行地址前的加號，如圖4.9所示。

(a)數(shù)組初始化前(b)數(shù)組初始化后圖4.9例4-2調試步驟7

2)查看一行元素

輸入行地址a[1]，點開a[1]前的加號，如圖4.10所示。

3)查看數(shù)組元素

鍵入元素名，如圖4.11所示。

圖4.10例4-2調試步驟8

圖4.11例4-2調試步驟9

2.其他情形的說明

(1)intb[6]={1,3,5};

這是b數(shù)組初始化的情形，未賦值的單元系統(tǒng)自動清零，如圖4.12所示。

(2)charc[]="abcde";

這是字符數(shù)組初始化的情形，如圖4.13所示。C語言允許用字符串的形式對數(shù)組作初始化賦值。

(1)地址后的字符串"abcde"是數(shù)組c的內容。

(2)c[0]行中的97是字符a的ASCII碼。

(3)c[5]的值為0，稱為空字符，是系統(tǒng)自動添加的。

(4)c數(shù)組的長度為串"abcde"中字符的個數(shù)5加上空字符的個數(shù)1。

圖4.12例4-2調試步驟10

圖4.13例4-2調試步驟11注意：字符串總是以‘\0’作為串的結束符，這個‘\0’空字符是系統(tǒng)自動添加的，因此當把一個字符串存入一個數(shù)組時，也把空字符存入數(shù)組，并以此作為該字符串是否結束的標志。

如果一個數(shù)組未初始化，那么數(shù)組元素的初始值會是什么呢？

答：這和普通變量定義時的情形是類似的，讀者可自行上機查看。

4.4.1數(shù)組的賦值方法

給數(shù)組賦值的方法有下面兩種：

(1)初始化：在數(shù)組的定義中使用初始值列表。

(2)循環(huán)賦值：包括鍵盤輸入和表達式賦值。

·鍵盤輸入：用輸入函數(shù)接收數(shù)據(jù)；

·表達式賦值：數(shù)組元素的值變化是有規(guī)律的，可以用表達式表示出來。4.4對數(shù)組的操作

【例4-3】對一維數(shù)組的循環(huán)賦值。求斐波那契(Fibonacci)數(shù)列的前20項。

注：斐波那契數(shù)列即0112358132134…，其遞推公式為

F(0)=0，F(xiàn)(1)=1，

F(n)=F(n-1)+F(n-2)

【解】思路：按斐波那契數(shù)列的構成規(guī)律，先把全部20項構造出來存放到數(shù)組，然后再輸出。

算法的頂部及分步細化描述如表4.9～表4.11所示。

表4.9例4-3偽代碼1

表4.10例4-3偽代碼2表4.11例4-3偽代碼3

忘記對需要初始化的數(shù)組元素進行初始化。

第二步細化完成后，就可以方便地寫出程序了：

1 /*求斐波那契數(shù)列的前20項*/

2 #include<stdio.h>

3 intmain()

4 {

5 inti;

6 intf[20]={0,1}; /*數(shù)組初始化*/

7

8 for(i=2;i<20;i++) /*生成數(shù)列內容*/

9 {

10 f[i]=f[i-1]+f[i-2]; /*Fibonacci數(shù)列遞推式*/

11 }

12 for(i=0;i<20;i++) /*輸出數(shù)組內容*/

13 {

14 if(i%5==0)printf("\n"); /*輸出為每行5個*/

15 printf("%8d",f[i]);

16 }

17 return0;

18 }程序結果：

01123

58132134

5589144233377

610987159725844181

表4.12所示為讀程分析表。

表4.12讀

程

分

析

表注意：數(shù)組下標從0開始，最后一個元素的下標應該為數(shù)組長度減1。

(1)如何讓程序方便地構造任意項的斐波那契數(shù)列？

答：將數(shù)組的大小定義為符號常量，可以使程序的可伸縮能力更強。

(2)對于上述程序中的第一個for循環(huán)(第8行)，如果循環(huán)運行條件寫成i<=20，會造成什么問題？

答：會造成數(shù)組下標越界，因為要對f[20]單元寫操作，但f[20]并不在數(shù)組的定義范圍之內，這是程序設計的邏輯錯誤。4.4.2一維數(shù)組的元素引用

【例4-4】對數(shù)組元素進行求和。

1 /*計算數(shù)組中元素的總和*/

2#include<stdio.h>

3#defineSIZE10

4

5intmain()

6{

7 inta[SIZE]={2,5,18,4,7,6,54,46,32,17};

8 inti;/*計數(shù)器*/

9 inttotal=0;/*總和*/

10

11 for(i=0;i<SIZE;i++)

12 {

13 total+=a[i];/*對數(shù)組a中的元素求和*/

14 }

15 printf("Totalofarrayelementvaluesis%d\n",total);

16 return0;

17 }

程序結果：

Totalofarrayelementvaluesis42

圖4.14～圖4.18所示分別為例4-4的調試步驟1～調試步驟5。調試要點：

·對一維數(shù)組元素的引用、迭代；

·數(shù)組下標的越界現(xiàn)象。

圖4.14所示為調試步驟1，這是首次進入循環(huán)，此時i=0，a[i]=a[0]=2，程序左側指示箭頭指向total+=a[i]語句，total值為0。

圖4.14例4-4調試步驟1圖4.15所示為調試步驟2，此時將a[i]累加進total，Total=2。圖4.15例4-4調試步驟2圖4.16所示為調試步驟3，這是第二次循環(huán)，此時i=1，a[i]=a[1]=5，total+=a[i]語句執(zhí)行前total值為2，這是上次迭代的結果。

圖4.17所示為調試步驟4，total+=a[i]語句執(zhí)行后，total值為7，這是本次迭代的結果。

圖4.16例4-4調試步驟3

圖4.17例4-4調試步驟4圖4.18所示為調試步驟5，循環(huán)結束后，i=6,a[i]=a[6]=1245120，a[6]下標越界，因此得到了數(shù)組定義外的內存單元的值，total=42。

圖4.18例4-4調試步驟5

數(shù)組下標越界

數(shù)組越界錯誤主要包括數(shù)組下標值越界和指向數(shù)組的指針的指向范圍越界。

數(shù)組下標取值越界主要是指訪問數(shù)組的時候，下標的取值不在已定義好的數(shù)組取值范圍。

指向數(shù)組的指針的指向范圍越界問題在第6章中將會討論到。

C語言編譯器一般不檢查數(shù)組的下標范圍，程序中數(shù)組下標的越界使用可能會造成以下兩個問題：

(1)對越界的元素做讀操作，不會破壞內存單元的值，但用這個值參與運算，會直接造成本程序結果錯誤。

(2)對越界的元素做寫操作，會破壞內存單元的值，若此單元另有變量定義，也會造成程序結果錯誤，而且這種錯誤現(xiàn)場很難跟蹤查找，因為被改寫的單元值在什么時刻被引用是不可預計的。

數(shù)組下標越界是程序初學者最容易犯的錯誤之一。我們在使用數(shù)組時要特別注意，數(shù)組元素下標一定不能越界。4.4.3對多個一維數(shù)組的操作

【例4-5】順序結構程序的例子。用數(shù)組實現(xiàn)例3-1，從鍵盤輸入4位學生的學號和英語考試成績，打印這4人的學號和成績，最后輸出4人的英語平均成績。(成績?yōu)榘俜种频膶崝?shù)。)

【解】我們用數(shù)組的形式來處理，把學號和分數(shù)都存放在數(shù)組中。算法的頂部及分步細化描述如表4.13～表4.15所示。

表4.13例4-5偽代碼1

表4.14例4-5偽代碼2

表4.15例4-5偽代碼3根據(jù)表4.15所示的第二步細化的偽代碼，可以寫出以下程序：

1 /*順序結構程序的例子*/

2 intmain()

3 {

4 inti;/*計數(shù)器*/

5 intnumber[4];/*學號*/

6 floatgrade[4];/*分數(shù)*/

7 floattotal=0;/*總分*/

8 floataverage;/*平均分*/

9

10 /*輸入數(shù)據(jù)*/

11 for(i=0;i<4;i++)

12 {

13 printf("Enternumber:\n");/*提示輸入學號*/

14 scanf("%d",&number[i]);/*讀入學號*/

15 printf("Entergrade:\n");/*提示輸入分數(shù)*/

16 scanf("%f",&grade[i]);/*讀入分數(shù)*/

17 }

18 /*處理數(shù)據(jù)*/

19 for(i=0;i<4;i++)/*累加總分*/

20 {

21 total=total+grade[i];

22 }

23 average=total/4;/*求均分*/

24

25 /*輸出結果*/

26 for(i=0;i<4;i++)

27 {

28 printf("%d：",number[i]);/*輸出學號*/

29 printf("%f\n",grade[i]);/*輸出分數(shù)*/

30 }

31 printf("totalis%f\n",total);

32 printf("averageis%f\n",average);

33 return0;

34 }

程序結果：

Enternumber:

1001

Entergrade:

78.5

Enternumber:

1002

Entergrade:

89

Enternumber:

1003

Entergrade:

83.5

Enternumber:

1004

Entergrade:

92.5

1001:78.500000

1002:89.000000

1003:83.500000

1004:92.500000

totalis343.500000

averageis85.875000

西安電子科技大學開通了網(wǎng)上評教系統(tǒng)，對教師的教學按照6～10分進行評價，現(xiàn)抽取50名學生對某教師的評分存于一數(shù)組中，編程序對各分數(shù)出現(xiàn)的頻度進行匯總。

1 #include<stdio.h>

2 #defineRESPONSE_NUM50/*評分數(shù)組大小*/

3 #defineRATING_SIZE5/*等級數(shù)組大小*/

4

5 intmain()

6 {

7 intanswer;/*計數(shù)器*/

8 intcounter;

9

10 intrating[RATING_SIZE]={0};/*評定等級數(shù)組*/

11 intresponses[RESPONSE_NUM]/*評分數(shù)組，放評分結果*/

12 ={6,8,9,10,6,9,8,7,7,10,6,9,7,7,7,6,8,10,7,

13 10,8,7,7,6,7,8,9,7,8,7,10,6,7,6,7,7,10,8,

14 6,7,7,8,6,6,7,8,9,7,7,10

15 };

16

17 /*用評分值作為評定等級數(shù)組的下標，同一種評分累加進同一下標元素中*/

18 for(answer=0;answer<RESPONSE_NUM;answer++)

19 {

20 rating[responses[answer]-6]++;

21 }

22

23 /*列表打印結果*/

24 printf("%s%17s\n","Rating","Frequency");

25 for(counter=0;counter<RATING_SIZE;counter++)

26 {

27 printf("%6d%17d\n",counter,rating[counter]);

28 }

29 return0;

30 }程序結果：

RatingFrequency

610

719

89

95

10

74.4.4對二維數(shù)組的操作

【例4-6】在N行M列的二維數(shù)組a中，找出數(shù)組的最大值以及此最大值所在的行、列下標。

【解】設二維數(shù)組如表4.16所示，N=2，M=3。

表4.16數(shù)組中的數(shù)據(jù)二維數(shù)組元素的查找順序和存儲順序是一致的，即先找第一行，再找第二行，以此類推，其下標變化規(guī)律見表4.17。

表4.17二維數(shù)組掃描順序數(shù)組元素按序查找步驟可如下進行：

先掃描i=0行有M個元素：

for(j=0;j<M;j++)

再掃描i=1行有M個元素：

for(j=0;j<M;j++)

…

i的值從0變化到N-1，所以，掃描完一個二維數(shù)組，需要兩個循環(huán)嵌套才能完成：

for(i=0；i<N；i++)

for(j=0;j<M;j++)

算法描述：在給定的一組數(shù)里找最大值，思路同第3章的3個數(shù)中求最大值的例子，只是這些數(shù)據(jù)放在數(shù)組里，對變量的引用需要使用二維數(shù)組元素。該例的偽代碼如表4.18～表4.20所示。

表4.18例4-6偽代碼1

表4.19例4-6偽代碼2

表4.20例4-6偽代碼3由表4.20所示的第二步細化的偽代碼，可以寫出以下程序：

1 /*二維數(shù)組的例子*/

2 #defineN2

3 #defineM3

4 #include"stdio.h"

5 intmain()

6 {

7 inti，j，a[N][M]，max，line，col；

8

9 /*通過鍵盤給數(shù)組賦值*/

10 printf("inputarraynumbers:\n")；

11 for(i=0；i<N；i++)

12 {

13 for(j=0；j<M；j++)

14 {

15 scanf("%d"，&a[i][j])；

16 }

17 }

18

19 /*在數(shù)組中找最大值*/

20 max=a[0][0]；/*取數(shù)組的第一個值做比較基準max*/

21 line=col=0；/*行、列下標與max值位置對應*/

22 for(i=0；i<N；i++)

23 {

24 for(j=0；j<M；j++)

25 {

26 if(max<a[i][j])/*在數(shù)組中按行優(yōu)先順序逐個與max比較*/

27 {

28 max=a[i][j]；

29 line=i；

30 col=j；

31 }

32 }

33 }

34 printf("\nmax=%d\tline=%d\tcol=%d\n"，max，line，col)；

35 return0;

36 }程序結果：

inputarraynumbers:

2351076

max=10line=1col=0

圖4.19～圖4.25所示分別為例4-6的調試步驟1～調試步驟7。

調試要點：

·二維數(shù)組的查看；

·數(shù)組元素的引用順序；

·控制臺窗口的數(shù)據(jù)輸入；

·嵌套循環(huán)的執(zhí)行順序。

注意：在單步跟蹤時，若遇到scanf輸入數(shù)據(jù)，要在控制臺窗口一次性將全部的數(shù)據(jù)按要求的格式輸入，如圖4.19所示的控制臺窗口中顯示的那樣。如果輸入一個數(shù)就回車，系統(tǒng)會一直在此窗口等待，不會轉向程序所在的窗口。這是調試時遇到輸入函數(shù)需要特別注意的問題。

圖4.19中，Watch窗口中的i、j為0，但數(shù)據(jù)已經(jīng)在控制臺窗口中輸入完畢。

圖4.19例4-6調試步驟1圖4.20中，i=0，j的變換從0至2，a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]被順序賦值。圖4.20例4-6調試步驟2圖4.21中，查找最大值的嵌套循環(huán)i、j均從0開始，比較基準值取數(shù)組的第一個值a[0][0]。圖4.21例4-6調試步驟3圖4.22中，i=0，j從0變至1，max<a[i][j]條件成立，max值將被修改。

圖4.22例4-6調試步驟4圖4.23中，max值被修改，其對應的a元素行列下標值記錄在line和col中。

圖4.23例4-6調試步驟5圖4.24中，i=0，j從1變至2，行地址a[0]所在行的元素查找完畢。

圖4.24例4-6調試步驟6圖4.25中，i=1，從行地址a[1]開始查找，j從0開始。

圖4.25例4-6調試步驟7

從上面的調試中，我們可以得到循環(huán)嵌套的執(zhí)行順序如下：

(1)外層判斷循環(huán)條件，滿足則進入外層循環(huán)體，不滿足則跳出

外層循環(huán)。

(2)內層判斷循環(huán)條件，不滿足則跳出內層循環(huán)至步驟(5)。

(3)內層循環(huán)體執(zhí)行。

(4)內層循環(huán)變量累加，回到步驟(2)執(zhí)行。

(5)外層循環(huán)變量累加，回到步驟(1)執(zhí)行。

表4.21循環(huán)嵌套4.4.5對字符數(shù)組的操作

【例4-7】字符數(shù)組的初始化賦值與輸出方法。對字符數(shù)組的初始化賦值，可以按字符賦值，也可以按字符串賦值。

1 /*字符數(shù)組的初始化賦值*/

2 #include"stdio.h"

3 intmain()

4 {

5 charca[10]={'I','

','a','m','','h','a','p','p','y'};

/*按單個字符給數(shù)組賦初值*/

6 charcb[]="Iamhappy";/*以字符串方式給數(shù)組賦初值*/

7 inti;

8

9 printf("ca數(shù)組按單個字符格式輸出：\n");

10 for(i=0;i<10;i++)printf("%c",ca[i]);

11 printf("\n");

12 printf("ca數(shù)組按字符串格式輸出：\n");

13 printf("%s",ca);

14 printf("cb數(shù)組按單個字符格式輸出：\n");

15 for(i=0;i<10;i++)printf("%c",cb[i]);

16 printf("\n");

17 printf("cb數(shù)組按字符串格式輸出：\n");

18 printf("%s",cb);

19 printf("\n");

20 return0;

21 }

程序結果：

ca數(shù)組按單個字符格式輸出：

Iamhappy

ca數(shù)組按字符串格式輸出：

Iamhappy燙?

cb數(shù)組按單個字符格式輸出：

Iamhappy

cb數(shù)組按字符串格式輸出：

Iamhappy提醒：C允許存儲任意長度的字符串。當在字符數(shù)組中存儲字符串時，要確保數(shù)組足夠大，以容納將存儲的最長字符串。如果字符串的長度超過將存儲它的字符數(shù)組長度，則超出數(shù)組邊界的字符將覆蓋內存中數(shù)組后面的數(shù)據(jù)。

為什么ca數(shù)組地址后顯示的字符串最后是亂碼，而cb數(shù)組就沒有這個現(xiàn)象？答：字符串的顯示，應該是以‘\0’做結束標志的，對ca數(shù)組來說，數(shù)組下標是從0到9，通過查看圖4.26所示的Memory窗口，可看到ca[10]不是‘\0’，按%s輸出格式的要求，會一直顯示相應非0字節(jié)對應的ASCII碼字符，直到遇到‘\0’為止。所以ca數(shù)組后會顯示上面的漢字及其他信息。

cb數(shù)組后有系統(tǒng)自動添加的字符串結束標志'\0'，故顯示到cb[9]會停止。

對數(shù)組ca和cb的查看結果如圖4.27所示。

圖4.26Memory窗口

(a)查看ca數(shù)組(b)查看cb數(shù)組圖4.27數(shù)組ca和cb的查看

【例4-8】對字符數(shù)組操作。輸入一個整數(shù)，判斷該整數(shù)：若全部由奇數(shù)字組成或全部由偶數(shù)字組成，輸出“YES！”，否則輸出“NO！”。

【解】下面分步對此題進行分析。

(1)數(shù)據(jù)的存儲問題。若輸入的整數(shù)按一個int型變量接收，則需要按位拆分后再逐位判斷奇偶，這樣比較麻煩；若按字符串方式接收輸入的整數(shù)，放在字符數(shù)組里，則省去了上面的按位拆分的步驟。如輸入的整數(shù)是12345，則可以這樣接收信息：

chars[20]=“12345”;

s數(shù)組中，每個數(shù)組元素值都是一個字符，如表4.22所示。

表4.22數(shù)據(jù)分析問題是，數(shù)字字符如何轉換成真正意義上的數(shù)字呢？根據(jù)ASCII碼表可知，阿拉伯數(shù)字是按其大小順序編碼的，所以有：

‘3’-‘0’=‘0’+3-‘0’=3

48是字符‘0’的ASCII碼；s[i]-48=s[i]-‘0’。

(2)算法的設計問題。算法的關鍵問題是奇偶的判別問題，這可以通過設置標志來處理。

開始時，設置奇數(shù)標志odd初始值=1，偶數(shù)標志初始值even=1，其含義如表4.23所示。

表4.23奇偶標志按位判斷s各元素的奇偶，如果是奇數(shù)，則even=0；反之，則odd=0，將s的元素全部檢查完，如果odd和even標志有一個仍然為1，則說明s全部由奇數(shù)字組成或全部由偶數(shù)字組成。

該例的偽代碼如表4.24～表4.26所示。

表4.24例4-8偽代碼1

表4.25例4-8偽代碼2

表4.26例4-8偽代碼3根據(jù)細化的偽代碼，程序實現(xiàn)如下：

1 /*字符數(shù)組及漢字問題*/

2 #include<stdio.h>

3 intmain()

4 {

5 chars[20];

6 intodd=1,even=1;/*設置奇偶標志*/

7 inti=0;

8

9 printf("enteranumber:");

10 gets(s);/*輸入字符串到s數(shù)組*/

11 while(s[i]!='\0')/*'\0'為字符串的結束標志*/

12 {

13 if((s[i]-'0')%2==0)

14 {

15 odd=0;

/*按位判奇偶*/

16 }

17 else

18 {

19 even=0;

20 }

21 i++;

22 }

23 if(odd==1||even==1)

24 {

25 printf("YES!");

26 }

27 else

28 {

29 printf("NO!");

30 }

31 return0;

32 }

圖4.28～圖4.34所示分別為例4-8的調試步驟1～調試步驟7。調試要點：

·字符數(shù)組的查看；

·表達式的查看方法；

·單步跟蹤時程序窗口和控制臺窗口數(shù)據(jù)輸入的配合問題。

調試思路：跟蹤過程即是設計思路的驗證過程。

圖4.28顯示了程序執(zhí)行至gets(s)處的情形。

圖4.28例4-8調試步驟1注意：單步跟蹤時，當語句指示箭頭指向需要從控制臺窗口輸入數(shù)據(jù)的函數(shù)gets時(scanf、getchar、gets等都一樣)，此時再按F10鍵，程序也不會往下執(zhí)行。這時，需要打開控制臺窗口，輸入gets所要求的數(shù)據(jù)并回車(如圖4.29所示)，系統(tǒng)才會跳轉到程序界面。

圖4.29例4-8調試步驟2圖4.30中，注意gets(s)中輸入的字符串和chars[20]=

“12345”

的區(qū)別，s初始化的結果是元素s[5]后的所有元素值都是‘\0’，而gets(s)只是s[5]為‘\0’。

直接在Name欄中輸入表達式，其值就會顯示在Value欄中，如圖4.31所示。

首次循環(huán)，

i=0，s[i]='1',s[i]-'0'=1

根據(jù)表達式s[i]-'0'=1，可以預計語句elseeven=0將被執(zhí)行。

圖4.30例4-8調試步驟3

圖4.31例4-8調試步驟4圖4.32中顯示了even=0被執(zhí)行的情形。如果顯示的結果和我們預計的一致，則程序的邏輯就是正確的，反之，則有邏輯錯誤。程序跟蹤調試的過程，也就是一個不斷驗證設計思路和實際執(zhí)行結果是否吻合的過程。

圖4.32例4-8調試步驟5圖4.33所示為首次循環(huán)結束后的情形，此時循環(huán)增量i加1，即變?yōu)?。

圖4.33例4-8調試步驟6圖4.34中，當i=5，s[i]=0時，不滿足循環(huán)條件，循環(huán)結束。此時，odd和even標志均為0，所以將輸出“No！”。

圖4.34例4-8調試步驟7

VC6.0使用的漢字是以什么方式存儲的？

我們在Watch窗口中看到有漢字“燙燙”顯示，而在相關數(shù)組元素中卻是一個整數(shù)-52，這個數(shù)字和漢字“燙”有什么關系呢？

答：我們可以做如下測試。

intmain()

{

chara[]="你好Hello123";

printf("%s",a);

return0;

}圖4.35所示為在a數(shù)組未賦值時各數(shù)組元素的內容，a[i]值是以十進制形式顯示的。整數(shù)-52是否就是漢字“燙”的編碼？只由這一個數(shù)據(jù)還不能得出結論。

圖4.36是把字符串"你好Hello123"賦值給數(shù)組a后的情形。

圖4.35漢字問題1

圖4.36漢字問題2現(xiàn)在的問題是要找出漢字和數(shù)組元素的對應關系。我們已經(jīng)知道字母和數(shù)字的ASCII碼是占一個字節(jié)(8

bit)，如a[4]=72，是字母'H'的ASCII碼，根據(jù)上面字符串的存儲順序，a[0]、a[1]兩個字節(jié)存放了漢字“你”的編碼，a[2]、a[3]兩個字節(jié)存放了漢字“好”的編碼，故一個漢字占用兩個字節(jié)的內存單元。

在圖4.37中查看a數(shù)組的內容，memory是以單字節(jié)十六進制的形式顯示的：

“你”：0xC4E3

“好”：0xBAC3圖4.37漢字問題3通過與表4.27所示的數(shù)值對比，可以得知圖4.36中，a[0]=-60a[1]=-29，是系統(tǒng)把0xC4和0xE3當有符號數(shù)處理了。

表4.27數(shù)值對比通過和常用的幾種編碼字符集的信息比較，可以知道VC6.0所使用的漢字編碼是GBK編碼，參見圖4.38和圖4.39。

圖4.38GBK字符集“你”的編碼0xC4E3

圖4.39GBK字符集“好”的編碼0xBAC3

(1)通過Watch和Memory窗口可以查看我們感興趣的數(shù)據(jù)，再從中找出它們的規(guī)律或聯(lián)系，從而得到我們想要的結果。

(2)程序跟蹤調試的過程，也就是一個不斷驗證設計思路和實際執(zhí)行結果是否吻合的過程。

VC環(huán)境使用的漢字編碼

·漢字存儲規(guī)則：每個漢字占用兩個字節(jié)，即一個漢字占兩個char的空間。

·在VC6.0中漢字采用的是GBK編碼(漢字國標擴展碼)。

·GBK的文字編碼也是用雙字節(jié)來表示的，為了區(qū)分中文，將其最高位都設定成1。

·GBK總體編碼范圍為8140-FEFE，共收入漢字21003個。

【例4-9】字符數(shù)組的程序賦值。字符數(shù)組的程序賦值與多個輸入函數(shù)的輸入配合

問題。

1 /*字符數(shù)組的程序賦值*/

2 #include"stdio.h"

3 intmain()

4 {

5 charca[10];

6 charcb[10];

7 inti;

8

9 printf("請給ca輸入10個字符\n");

10 for(i=0;i<10;i++)

11 {

12 scanf("%c",&ca[i]);/*按%c格式讀入字符*/

13 }

14 printf("請給cb輸入10個字符");

15 gets(cb);/*讀取字符串，直至接收到換行符時停止*/

16 printf("\n");

17 printf("ca=%s",ca);/*以字符串形式輸出ca內容*/

18 printf("\n");

19 printf("cb=%s",cb);/*以字符串形式輸出cb內容*/

20 return0;

21 }

程序結果：

請給ca輸入10個字符

abcdefghij

請給cb輸入10個字符

ca=abcdefghij燙?

cb=

此程序運行時，會發(fā)現(xiàn)，按程序提示的要求輸入信息并回車，則cb數(shù)組的信息總是無法輸入，這是什么原因呢？

答：這是鍵盤緩沖區(qū)數(shù)據(jù)殘留造成的問題。

從鍵盤輸入的內容存放在鍵盤緩沖區(qū)里。只有當收到Enter鍵信號時，scanf()、getchar()、gets()等輸入函數(shù)才開始從鍵盤緩沖區(qū)讀數(shù)，未讀的數(shù)據(jù)則殘留在緩沖區(qū)內。就本程序而言，操作過程如下：

(1)顯示提示信息：“請給ca輸入10個字符”。

(2)鍵盤輸入信息：“abcdefghij<回車>”。

語句for(i=0;i<10;i++)scanf("%c",&ca[i])接收了前10個字符，那后面的gets函數(shù)接收到cb數(shù)組的是什么呢？查看一下，得知是系統(tǒng)自動添加的'\0'，如圖4.40所示。所以，表面的現(xiàn)象是cb中沒有接收信息，程序就退出了。

圖4.40cb數(shù)組內容解決上述問題的方法有兩個。

方法一：把scanf和gets需要的數(shù)據(jù)一次性全部連續(xù)輸入后再回車，中間不要回車。

方法二：用fflush(stdin)可以清除掉鍵盤緩沖區(qū)中的殘留數(shù)據(jù)。

具體使用方法如下：

for(i=0;i<10;i++)scanf("%c",&ca[i]);

fflush(stdin);

…

gets(cb);

fflush(stdin);

說明：fflush(stdin)函數(shù)的功能是清空輸入緩沖區(qū)，通常是為了確保不影響后面的數(shù)據(jù)讀取。例如，在讀完一