【C语言】初级第4节——数组
数组
在 C语言中我们可以定义如 int、char、float 等多种类型的变量，但是这样的变量当中只能存放一个数据，当我们需要存储大量数据时就显得比较麻烦。比如我们要存储全校 1200 名学生的成绩时，用这种方法就得定义 1200 个变量，这个工作量也太大了。
幸好 C语言给我们提供了“数组”，当需要保存大量数据时就可以利用“数组”来处理。数组可以存储一组具有相同数据类型的值，使它们形成一个小组，可以把它们作为一个整体处理，同时又可以区分小组内的每一个数值。比如一个班 50 名同学的数学成绩，就可以保存在一个数组中，而这 50 名同学的性别又可以保存在另外一个数组中。
同一数组中的所有数据必须是相同数据类型和相同含义的值。比如一个班 50 名同学的数学成绩（浮点型）与性别（字符型）就不能存储在同一个数组中。而 50 名同学的数学成绩（浮点型）和体重（浮点型）虽然它们的数据类型相同，也不能存储在同一个数组中，因为它们所表示的含义不同。
数组实际上是把多个具有相同类型的变量按顺序排列在一起而形成的一个组合（见下图）。前面我们把变量想象成是单身小房子，那么数组就可以想象成是拥有许多相同小房子的一幢楼。
数组是相同数据类型的变量的排列，因而数组本身也有数据类型，它的数据类型跟组成它的单个变量的数据类型是一样的。为了区分不同的数组，每个数组也需要给它取一个唯一的名字，命名规则跟变量的命名规则是一样的。
1. 一维数组的创建和初始化
1.1 数组的创建
数组是一组相同类型元素的集合。
数组的创建方式：
type_t arr_name [const_n];
//type_t 是指数组的元素类型
//const_n 是一个常量表达式，用来指定数组的大小
数组创建的实例：
//代码1
int arr1[10];
//代码2
int count = 10;
int arr2[count];//数组时候可以正常创建？
//代码3
char arr3[10];
float arr4[1];
double arr5[20];
注：数组创建，在C99标准之前， [] 中要给一个常量才可以，不能使用变量。在C99标准支持了变长数组的概念。
1.2 数组的初始化
数组的初始化是指，在创建数组的同时给数组的内容一些合理初始值（初始化）。
看代码：
int arr1[10] = {1,2,3};
int arr2[] = {1,2,3,4};
int arr3[5] = {1，2，3，4，5}；
char arr4[3] = {'a',98, 'c'};
char arr5[] = {'a','b','c'};
char arr6[] = "abcdef";
数组在创建的时候如果想不指定数组的确定的大小就得初始化。数组的元素个数根据初始化的内容来确定。
但是对于下面的代码要区分，内存中如何分配。
char arr1[] = "abc";
char arr2[3] = {'a','b','c'};
1.3 一维数组的使用
对于数组的使用我们之前介绍了一个操作符： [] ，下标引用操作符。它其实就数组访问的操作符。
我们来看代码：
#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 0 };//数组的不完全初始化//计算数组的元素个数int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//对数组内容赋值,数组是使用下标来访问的，下标从0开始。所以：int i = 0;//做下标for (i = 0; i < 10; i++)//这里写10，好不好？{arr[i] = i;}//输出数组的内容for (i = 0; i < 10; ++i){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}
总结：
数组是使用下标来访问的，下标是从0开始。
数组的大小可以通过计算得到。
int arr[10];
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
1.4 一维数组在内存中的存储
接下来我们探讨数组在内存中的存储。
看代码：
#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 0 };int i = 0;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);for (i = 0; i < sz; ++i){printf("&arr[%d] = %p\n", i, &arr[i]);}return 0;
}
输出的结果如下：
&arr[0] = 00EFFAD4
&arr[1] = 00EFFAD8
&arr[2] = 00EFFADC
&arr[3] = 00EFFAE0
&arr[4] = 00EFFAE4
&arr[5] = 00EFFAE8
&arr[6] = 00EFFAEC
&arr[7] = 00EFFAF0
&arr[8] = 00EFFAF4
&arr[9] = 00EFFAF8
仔细观察输出的结果，我们知道，随着数组下标的增长，元素的地址，也在有规律的递增。
由此可以得出结论：数组在内存中是连续存放的。
2. 二维数组的创建和初始化
C语言中，二维数组的行编号和列编号都是从 0 开始的自然数序列号。因而 ARRAY [2] [6] 中的行编号 2 表示ARRAY数组的第 3 行，列编号 6 表示 ARRAY 数组的第 7 列（见图 4），这样 ARRAY [2] [6] 则为 ARRAY 数组的第 3 行第 7 列交叉位置的数组元素。
2.1 二维数组的创建
//数组创建
int arr[3][4];
char arr[3][5];
double arr[2][4];
2.2 二维数组的初始化
//数组初始化
int arr[3][4] = {1,2,3,4};
int arr[3][4] = {{1,2},{4,5}};
int arr[][4] = {{2,3},{4,5}};//二维数组如果有初始化，行可以省略，列不能省略
2.3 二维数组的使用
二维数组的使用也是通过下标的方式。
看代码：
#include <stdio.h>
int main()
{int arr[3][4] = { 0 };int i = 0;for (i = 0; i < 3; i++){int j = 0;for (j = 0; j < 4; j++){arr[i][j] = i * 4 + j;}}for (i = 0; i < 3; i++){int j = 0;for (j = 0; j < 4; j++){printf("%d ", arr[i][j]);}}return 0;
}
2.4 二维数组在内存中的存储
像一维数组一样，这里我们尝试打印二维数组的每个元素。
#include <stdio.h>
int main()
{int arr[3][4];int i = 0;for (i = 0; i < 3; i++){int j = 0;for (j = 0; j < 4; j++){printf("&arr[%d][%d] = %p\n", i, j, &arr[i][j]);}}return 0;
}
输出的结果是这样的：
&arr[0][0] = 00DDFAE8
&arr[0][1] = 00DDFAEC
&arr[0][2] = 00DDFAF0
&arr[0][3] = 00DDFAF4
&arr[1][0] = 00DDFAF8
&arr[1][1] = 00DDFAFC
&arr[1][2] = 00DDFB00
&arr[1][3] = 00DDFB04
&arr[2][0] = 00DDFB08
&arr[2][1] = 00DDFB0C
&arr[2][2] = 00DDFB10
&arr[2][3] = 00DDFB14
通过结果我们可以分析到，其实二维数组在内存中也是连续存储的。
3. 数组越界
数组的下标是有范围限制的。
数组的下规定是从0开始的，如果数组有n个元素，最后一个元素的下标就是n-1。
所以数组的下标如果小于0，或者大于n-1，就是数组越界访问了，超出了数组合法空间的访问。
C语言本身是不做数组下标的越界检查，编译器也不一定报错，但是编译器不报错，并不意味着程序就是正确的，
所以程序员写代码时，最好自己做越界的检查。
#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\n", arr[i]);//当i等于10的时候，越界访问了}return 0;
}
二维数组的行和列也可能存在越界。
4. 数组作为函数参数
往往我们在写代码的时候，会将数组作为参数传个函数，比如：要实现一个冒泡排序函数将一个整形数组排序。
那我们将会这样使用该函数：
4.1 冒泡排序函数的错误设计
//方法1：
#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[])//形参arr本质是指针
{//计算数组元素个数int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//这样对吗？//确定趟数int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++){//一趟冒泡排序的过程int j = 0;for (j = 0; j < sz - i - 1; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){//交换int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;}}}
}
int main()
{int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };bubble_sort(arr);//是否可以正常排序？(不能，数组传参时，传递的是数组首元素的地址)int i = 0;for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}
方法1，出问题，那我们找一下问题，调试之后可以看到 bubble_sort 函数内部的 sz ，是1。
难道数组作为函数参数的时候，不是把整个数组的传递过去？
4.2 数组名是什么？
#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5 };printf("%p\n", arr);printf("%p\n", &arr[0]);printf("%d\n", *arr);//输出结果return 0;
}
运行结果：
00D3F9CC
00D3F9CC
1
结论：
- 数组名是数组首元素的地址。（有两个例外）
如果数组名是首元素地址，那么：
#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 0 };printf("%d\n", sizeof(arr));return 0;
}
为什么输出的结果是：40？
补充：
sizeof(数组名)，计算整个数组的大小，sizeof内部单独放一个数组名，数组名表示整个数组。
&数组名，取出的是数组的地址。&数组名，数组名表示整个数组。
除此1,2两种情况之外，所有的数组名都表示数组首元素的地址。
4.3 冒泡排序函数的正确设计
当数组传参的时候，实际上只是把数组的首元素的地址传递过去了。
所以即使在函数参数部分写成数组的形式： int arr[] 表示的依然是一个指针： int *arr 。
那么，函数内部的 sizeof(arr) 结果是4。
如果 方法1 错了，该怎么设计？
//方法2：
#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[] , int sz)//形参arr本质是指针
{//计算数组元素个数//确定趟数int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++){//一趟冒泡排序的过程int j = 0;for (j = 0; j < sz - i - 1; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){//交换int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;}}}
}
int main()
{int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr,sz);int i = 0;for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}
5. 数据实例
5.1 数组的应用实例1：三子棋
//game.h文件
//头文件的包含
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>//符号的定义
#define ROW 3
#define COL 3//函数的声明//初始化棋盘的
void InitBoard(char board[ROW][COL], int row, int col);//打印棋盘的函数
void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col);//玩家下棋
void PlayerMove(char board[ROW][COL], int row, int col);//电脑下棋
void ComputerMove(char board[ROW][COL], int row, int col);//1. 玩家赢了 - *
//2. 电脑赢了 - #
//3. 平局 - Q
//4. 游戏继续 - C//判断游戏是否有输赢
char IsWin(char board[ROW][COL], int row, int col);
//game.c文件
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "game.h"void InitBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < row; i++){for (j = 0; j < col; j++){board[i][j] = ' ';}}
}void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;for (i = 0; i < row; i++){int j = 0;for (j = 0; j < col; j++){printf(" %c ", board[i][j]);if(j<col-1)printf("|");}printf("\n");if (i < row - 1){int j = 0;for (j = 0; j < col; j++){printf("---");if(j<col-1)printf("|");}printf("\n");}}
}void PlayerMove(char board[][COL], int row, int col)
{int x = 0;int y = 0;printf("玩家走:>\n");while (1){printf("请输入下棋的坐标:>");scanf("%d %d", &x, &y);//判断坐标合法性if (x >= 1 && x <= row && y >= 1 && y <= col){//下棋//坐标是否被占用if (board[x - 1][y - 1] == ' '){board[x - 1][y - 1] = '*';break;}else{printf("坐标被占用, 请重新输入\n");}}else{printf("坐标非法, 请重新输入\n");}}
}void ComputerMove(char board[ROW][COL], int row, int col)
{printf("电脑走:>\n");while (1){int x = rand() % row;int y = rand() % col;//判断占用if (board[x][y] == ' '){board[x][y] = '#';break;}}
}int IsFull(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < row; i++){for (j = 0; j < col; j++){if (board[i][j] == ' '){return 0;//棋盘没满}}}return 1;//棋盘满了
}
char IsWin(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;//判断三行for (i = 0; i < row; i++){if (board[i][0] == board[i][1] && board[i][1] == board[i][2] && board[i][1] != ' '){return board[i][1];//}}//判断三列for (i = 0; i < col; i++){if (board[0][i] == board[1][i] && board[1][i] == board[2][i] && board[1][i] != ' '){return board[1][i];}}//判断对角线if (board[0][0] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][2] && board[1][1] != ' '){return board[1][1];}if (board[0][2] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][0] && board[1][1] != ' '){return board[1][1];}//判断平局//如果棋盘满了返回1， 不满返回0int ret = IsFull(board, row, col);if (ret == 1){return 'Q';}//继续return 'C';
}
//main.c文件
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "game.h"void menu()
{printf("******************************\n");printf("****** 1. play *****\n");printf("****** 0. exit *****\n");printf("******************************\n");
}void game()
{//存储数据 - 二维数组char board[ROW][COL];//初始化棋盘 - 初始化空格InitBoard(board, ROW, COL);//打印一下棋盘 - 本质是打印数组的内容DisplayBoard(board, ROW, COL);char ret = 0;//接受游戏状态while (1){//玩家下棋PlayerMove(board, ROW, COL);DisplayBoard(board, ROW, COL);//判断玩家是否赢得游戏ret = IsWin(board, ROW, COL);if (ret != 'C')break;//电脑下棋ComputerMove(board, ROW, COL);DisplayBoard(board, ROW, COL);//判断电脑是否赢得游戏ret = IsWin(board, ROW, COL);if (ret != 'C')break;}if (ret == '*'){printf("玩家赢了\n");}else if(ret == '#'){printf("电脑赢了\n");}else{printf("平局\n");}DisplayBoard(board, ROW, COL);
}int main()
{int input = 0;srand((unsigned int)time(NULL));do{menu();printf("请选择:>");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:game();break;case 0:printf("退出游戏\n");break;default:printf("选择错误，重新选择\n");break;}} while (input);return 0;
}
5.2 数组的应用实例2：扫雷游戏
//game.h文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>#define EASY_COUNT 10#define ROW 9
#define COL 9#define ROWS ROW+2
#define COLS COL+2//初始化棋盘的
void InitBoard(char board[ROWS][COLS], int rows, int cols, char set);//打印棋盘
void DisplayBoard(char board[ROWS][COLS], int row, int col);//布置雷
void SetMine(char mine[ROWS][COLS], int row, int col);//排查雷
void FindMine(char mine[ROWS][COLS], char show[ROWS][COLS], int row, int col);
//game.c文件
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "game.h"void InitBoard(char board[ROWS][COLS], int rows, int cols, char set)
{int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < rows; i++){for (j = 0; j < cols; j++){board[i][j] = set;}}
}void DisplayBoard(char board[ROWS][COLS], int row, int col)
{int i = 0;int j = 0;printf("---------扫雷游戏-----------\n");//打印列号for (i = 0; i <= col; i++){printf("%d ", i);}printf("\n");for (i = 1; i <= row; i++){printf("%d ", i);for (j = 1; j <= col; j++){printf("%c ", board[i][j]);}printf("\n");}printf("---------扫雷游戏-----------\n");
}void SetMine(char mine[ROWS][COLS], int row, int col)
{//布置10个雷int count = EASY_COUNT;while (count){//生产随机的下标int x = rand()%row+1;int y = rand()%col+1;if (mine[x][y] == '0'){mine[x][y] = '1';count--;}}
}//static
//1. 修饰局部变量
//2. 修饰全局变量
//3. 修饰函数static int get_mine_count(char mine[ROWS][COLS], int x, int y)
{return mine[x - 1][y] +mine[x - 1][y - 1] +mine[x][y - 1] +mine[x + 1][y - 1] +mine[x + 1][y] +mine[x + 1][y + 1] +mine[x][y + 1] +mine[x - 1][y + 1] - 8 * '0';
}void FindMine(char mine[ROWS][COLS], char show[ROWS][COLS], int row, int col)
{//1. 输入排查的坐标//2. 检查坐标处是不是雷// (1) 是雷 - 很遗憾炸死了 - 游戏结束// (2) 不是雷 - 统计坐标周围有几个雷 - 存储排查雷的信息到show数组，游戏继续int x = 0;int y = 0;int win = 0;while (win<row*col- EASY_COUNT){printf("请输入要排查的坐标:>");scanf("%d%d", &x, &y);//x--(1,9) y--(1,9)//判断坐标的合法性if (x >= 1 && x <= row && y >= 1 && y <= col){if (mine[x][y] == '1'){printf("很遗憾，你被炸死了\n");DisplayBoard(mine, row, col);break;}else{//不是雷情况下，统计x,y坐标周围有几个雷int count = get_mine_count(mine, x, y);show[x][y] = count+'0';//显示排查出的信息DisplayBoard(show, row, col);win++;}}else{printf("坐标不合法，请重新输入\n");}}if (win == row * col - EASY_COUNT){printf("恭喜你，排雷成功\n");DisplayBoard(mine, row, col);}
}
//main.c文件
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "game.h"void menu()
{printf("******************************\n");printf("****** 1. play *******\n");printf("****** 0. exit *******\n");printf("******************************\n");
}void game()
{char mine[ROWS][COLS] = {0};//存放布置好的雷的信息char show[ROWS][COLS] = {0};//存放排查出的雷的信息//初始化棋盘InitBoard(mine, ROWS, COLS, '0');//'0'InitBoard(show, ROWS, COLS, '*');//'*'//打印一下棋盘DisplayBoard(show, ROW, COL);//布置雷SetMine(mine, ROW, COL);//DisplayBoard(mine, ROW, COL);//排查雷FindMine(mine, show, ROW, COL);
}int main()
{int input = 0;srand((unsigned int)time(NULL));do{menu();printf("请选择:>");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:game();//扫雷游戏break;case 0:printf("退出游戏\n");break;default:printf("选择错误，重新选择\n");break;}} while (input);return 0;
}//可以优化的
//1. 如果不是雷，周围没有雷 - 展开一片 - 递归
//2. 标记雷
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