C语言 10 数组

简单来说，数组就是存放数据的一个组，所有的数据都统一存放在这一个组中，一个数组可以同时存放多个数据。

一维数组

比如现在想保存 12 个月的天数，那么只需要创建一个 int 类型的数组就可以了，它可以保存很多个 int 类型的数据，这些保存在数组中的数据，称为元素：

// 12个月的数据全部保存在了一起
int arr[12] = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};

可以看到，数组的定义方式也比较简单：

类型 数组名称[数组大小] = {数据1, 数据2...};

• 后面的数据可以在一开始的时候不赋值
• 数组大小必须是整数

注意数组只能存放指定类型的数据，一旦确定是不能更改的。

因为数组声明后，会在内存中开辟一块连续的区域，来存放这些数据，所以类型和长度必须在一开始就明确。

创建数组的方式有很多种：

// 直接声明int类型数组，容量为10
int a[10];   

// 声明后，可以赋值初始值，使用{}囊括，不一定需要让10个位置都有初始值，比如这里仅仅是为前三个设定了初始值
// 注意，跟变量一样，如果不设定初始值，数组内的数据并不一定都是0
int b[10] = {1, 2, 4};   

// 也可以通过 [下标] = 的形式来指定某一位的初始值
// 注意下标是从0开始的，第一个元素就是第0个下标位置，比如这里数组容量为10，那么最多到9
int c[10] = {1, 2, [4] = 777, [9] = 666}; 

// 也可以根据后面的赋值来决定数组长度
int c[] = {1, 2, 3};  

基本类型都可以声明数组：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 多个字符
    char str[] = {'A', 'B', 'C'};   

    // 实际上字符串就是多个字符的数组形式
    char str2[] = "ABC";  
}

那么数组定义好了，如何去使用它呢？比如现在需要打印 12 个月的天数：

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[12] = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
    for (int i = 0; i < 12; i++) {
        // 直接通过数组 名称[下标] 来访问对应的元素值
        int days = arr[i];   
        printf("2022年 %d 月的天数是：%d 天\n", (i + 1), days);
    }
}

2022年 1 月的天数是：31 天
2022年 2 月的天数是：28 天
2022年 3 月的天数是：31 天
2022年 4 月的天数是：30 天
2022年 5 月的天数是：31 天
2022年 6 月的天数是：30 天
2022年 7 月的天数是：31 天
2022年 8 月的天数是：31 天
2022年 9 月的天数是：30 天
2022年 10 月的天数是：31 天
2022年 11 月的天数是：30 天
2022年 12 月的天数是：31 天

当然也可以对数组中的值进行修改：

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[] = {666, 777, 888};
    // 比如现在想要让第二个元素的值变成999
    arr[1] = 999;
    // 打印一下看看是不是变成了999
    printf("%d", arr[1]);
}

999

和变量一样，如果只是创建数组但是不赋初始值的话，因为是在内存中随机申请的一块空间，有可能之前其他地方使用过，保存了一些数据，所以数组内部的元素值并不一定都是 0：

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
}

10566448 0 -962063554 32758 1 0 10566394 0 10566554 0

不要尝试去访问超出数组长度位置的数据，虽然可以编译通过，但是会给警告，这些数据是毫无意义的：

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[] = {111, 222, 333};
    // 不能去访问超出数组长度的元素，很明显这里根本就没有第四个元素
    printf("%d", arr[3]);
}

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多维数组

数组不仅仅只可以有一个维度，也可以创建二维甚至多维的数组，简单来说就是，存放数组的数组：

// 可以看到，数组里面存放的是数组
int arr[][2] = {{20, 10}, {18, 9}};

存放的内层数组的长度是需要确定的，存放数组的数组和之前一样，可以根据后面的值决定

比如现在要存放 2020 - 2022 年每个月的天数，那么此时用一维数组就不方便了，可以使用二维数组来处理：

// 2020年是闰年，2月有29天
int arr[3][12] = {{31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31},
                  {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31},
                  {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}};

这样，就通过二维数组将这三年每个月的天数都保存下来了。

那么二维数组又该如何去访问呢？

#include <stdio.h>

int main() {
    // 2020年是闰年，2月有29天
    int arr[3][12] = {{31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}, 
                      {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31},
                      {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}};
    // 比如现在想要获取2020年2月的天数，首先第一个是[0]表示存放的第一个数组，第二个[1]表示数组中的第二个元素
    printf("%d", arr[0][1]);   
}

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当然除了二维还可以上升到三维、四维：

int arr[2][2][2] = {{{1, 2}, {1, 2}}, {{1, 2}, {1, 2}}};

多维数组比较复杂，使用得也比较少，这里就不深入研究了。

实战：冒泡排序算法

现在有一个 int 数组，但是数组内的数据是打乱的，现在通过 C 语言，实现将数组中的数据按从小到大的顺序进行排列。

这里使用冒泡排序算法来实现，此算法的核心思想是：

1. 假设数组长度为 N
2. 进行 N 轮循环，每轮循环都选出一个最大的数放到后面
3. 每次循环中，从第一个数开始，让其与后面的数两两比较，如果更大，就交换位置，如果更小，就不动

动画演示：https://visualgo.net/zh/sorting?slide=2-2

#include <stdio.h>

// 冒泡排序
int main() {
    // 乱序数组
    int arr[10] = {16, 5, 7, 32, 59, 10, 64, 1, 38, 41};
    // 遍历数组元素
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        // 是否交换
        _Bool flag = 0;
        // 循环实现交换
        for (int j = 0; j < 10 - i; j++) {
            // 比较当前元素和下一个元素
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                // 交换两个元素
                int temp = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = arr[j];
                arr[j] = temp;
                // 发生了交换，设为1
                flag = 1;
            }
        }
        // 如果都没有发生交换，说明已经排好序了，跳出循环
        if (flag == 0) {
            break;
        }
    }
    // 打印排序后数组
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
}

实战：斐波那契数列解法其二

学习了数组，再来看看如何利用数组来计算斐波那契数列，这里采用动态规划的思想。

动态规划算法通常用于求解具有某种最优性质的问题。在这类问题中，可能会有许多可行解。每一个解都对应于一个值，我们希望找到具有最优值的解。动态规划算法与分治法类似，其基本思想也是将待求解问题分解成若干个子问题，先求解子问题，然后从这些子问题的解得到原问题的解。

可以在一开始创建一个数组，然后从最开始的条件不断向后推导，从斐波那契数列的规律可以得知：

fib[i] = fib[i - 1] + fib[i - 2]（这里fib代表斐波那契数列）

得到这样的一个关系（递推方程）就好办了，要求解数列第i个位置上的数，只需要知道i - 1和i - 2的值即可，这样，一个大问题，就分成了两个小问题，比如现在要求解斐波那契数列的第 5 个元素：

• fib[4] = fib[3] + fib[2]现在我们只需要知道fib[3]和fib[2]即可，那么我们接着来看：
• fib[3] = fib[2] + fib[1]以及fib[2] = fib[1] + fib[0]
• 由于fib[0]和fib[1]我们已经明确知道是1了，那么现在问题其实已经有结果了

现在设计一个 C 语言程序，利用动态规划的思想解决斐波那契数列问题。

#include <stdio.h>

// 斐波那契数列解法其二
int main() {
    // 斐波那契数列的元素位置
    int index = 6;
    // 根据位置建立数组
    int arr[index];
    // 第一个元素固定为1
    arr[0] = 1;
    // 第二个元素固定为1
    arr[1] = 1;
    // 遍历数组
    for (int i = 2; i < index; i++) {
        // 根据斐波那契数列定义，从第三项开始，每一项都等于前两项之和
        arr[i] = arr[i - 1] + arr[i -2];
    }
    // 打印数组元素
    printf("%d", arr[index - 1]);
}