四、数组

  • 例题：输入n个学生的成绩，求他们的平均成绩，并求出成绩大于平均分的人数

    • 先考虑求平均成绩，代码怎么写？

      #include <cstdio>
int main() {
    int n, score, sumn = 0;
    double aver;
    scanf("%d", &n);
    for (int i = 0; i < n; ++i) { //边读边累加求和
        scanf("%d", &score);
        sumn += score;
    }
    aver = (double)sumn / n;
}

    • 分析：要求出人数，必须先求出平均数，但是score里面保存的是最后一个学生的成绩，但我们需要的是所有学生的成绩，因此，我们必须借助数组来实现这个保存数据的功能了

  • 数组的概念

    数组是连续存储数据的集合。

    • 组成数组的每个数据称为数组的元素
    • 数组的每个元素都属于同一种数据类型
    • 一个数组的所有元素在内存中的存储位置是连续的

4.1 一维数组

4.1.1数组的定义

​ 格式：数据类型 数组名[常量表达式];

  • 例如：

    • int a[10]; //定义能存储10个整形变量的数组，下标是:0~9
char c[100];//定义能存储100个字符变量的数组，下标是:0~99
double f[5];//定义能存储5个双精度实数变量的数组，下标是:0~4

4.1.2 数组定义规定：

  1. 数组名的命名规则与变量名的命名规则一致。
  2. 常量表达式表示数组元素的个数。可以是常量和符号常量，但不能是变量。
  3. 数组的长度必须是整数

  • 以下方式定义数组是错误的：

    int n;
scanf("%d", &n);
int a[n];//不能用变量n定义数组

4.1.3 数组的初始化

  • 数组的初始化可以在定义时一并完成，有多种形式：

    1. 顺序指定全部元素的初始值

      int a[5] = {1,2,3,4,5};

    2. 顺序指定部分元素的初始值

      int x[10] = {0,1,2,3,4};//该方法仅对数组的前5个元素依次进行初始化，其余值为0。

    3. 对数组元素全部初始化为0，可以简写为：{}或{0}

      int a[5]={};//将数组a的5个元素都初始化为0。

    4. 初始化时不指定数组元素的个数

      int a[]={1, 2, 3};//该方法会定义一个长度为3的数组，每个元素初始值依次为1, 2, 3。

  • 注意：初始化时，{}里面的元素个数不能超过数组的大小。

4.1.4 数组元素的引用

  • 引用的格式：数组名[常量表达式]

  • 数组引用的规定：

    1. 下标可以是任意值为整型的表达式，该表达式里可以包含变量和函数调用。
    2. 下标的范围是 0 到数组的最大长度减 1，引用时，下标值应在数组合法的下标值范围内。例如定义数组int a[3]，则元素分别为a[0], a[1], a[2]。
    3. C 语言只能逐个引用数组元素，而不能一次引用整个数组。
    4. 数组元素可以像同类型的普通变量那样使用，对其进行赋值和运算的操作，和普通变量完全相同。例如：a[5] = 34;实现了给 a[5] 赋值为 34。

  • 例如（假设i, j均为整型）：

    a[5] //引用a数组下标为5的元素
a[i + 1] //先计算表达式 i+1 的值再引用相应值作为下标的元素
a[++j] //先计算表达式 ++j 的值再引用相应值作为下标的元素

4.1.5 数组的输入和输出

  • C语言规定，对数组的使用只能逐个引用数组元素，不能一次引用整个数组。同样，对数组的输入输出也是依次对每个元素进行的，不可整体输入输出。
  • 数组往往和循环一起结合使用，通常循环里面的控制变量来作为数组的下标，对数组的每个元素进行引用。

例如：输入 n 个整数，并将他们输出。

int n, a[20];
scanf("%d", &n);
for (int i = 0; i < n; ++i) {
    scanf("%d", &a[i]);
}
for (int i = 0; i < n; ++i) {
    printf("%d ", a[i]);
}

此时，我们返回开头的例题，并完成

#include <cstdio>
int main() {
    int n, score[100], sumn = 0;
    double aver;
    scanf("%d", &n);
    for (int i = 0; i < n; ++i) { // 计算分数总和
        scanf("%d", &score[i]);
        sumn += score[i];
    }
    aver = (double)sumn / n;
    int cnt = 0;
    for (int i = 0; i < n; ++i) { // 统计分数大于平均分的人数
        if (score[i] > aver) {
            ++cnt;
        }
    }
    printf("%lf %d", aver, cnt);
    return 0;
}

4.2 二维数组

4.2.1 二维数组的定义

​ 格式：数据类型 数组名[常量表达式1][常量表达式2];

  • int a[10][5]; //定义一个10行5列的存储整形变量二维数组
float b[20][9];//定义一个20行9列的存储单精度实数变量二维数组
char c[100][120];//定义一个100行120列的字符变量二维数组

  • 二维数组定义的规则与一维数组一样，不再赘述。

  • 一维数组与二维数组直观上的区别：

    • 一维数组：

    • 二维数组：

4.2.2 初始化

  • 数组的初始化可以在定义时一并完成，有多种形式：

    1. 顺序指定全部元素的初始值（每一行数据单独写在一个花括号里，中间以逗号隔开）。

      int a[3][2] = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};

    2. 顺序指定部分元素的初始值。

      int x[10][2] = {{0, 1}, {2}, {3, 4}};//该方法仅对数组对应位置的元素依次进行初始化，其余值为0。

    3. 对数组元素全部初始化为0，可以简写为：{}或{0}。

      int a[5][3] = {};// 将数组a的15个元素都初始化为0。

    4. 初始化时不指定行数，但必须指定列数。

      int a[][2] = {{1, 2}, {3, 4}};//该方法会定义一个2行2列的数组，每个元素初始值依次为1, 2, 3, 4。

  • 注意：初始化时，{}里面的元素个数不能超过数组的大小。

4.2.3 二维数组的引用

​ 引用的的格式：数组名[行下标][列下标]

  • 数组引用的规定：

    1. 下标可以是任意值为整型的表达式，该表达式里可以包含变量和函数调用。

    2. 行（列）下标的范围是0到数组的最大行（列）数减1，引用时，下标值应在数组合法的下标值范围内。

      例如定义数组int a[3][3]，则元素分别为：

      a[0][0], a[0][1], a[0][2]

      a[1][0], a[1][1], a[1][2]

      a[2][0], a[2][1], a[2][2]

    3. C 语言只能逐个引用数组元素，而不能一次引用整个数组。

    4. 数组元素可以像同类型的普通变量那样使用，对其进行赋值和运算的操作，和普通变量完全相同。

      例如：a[2][2] = 34;实现了给a[2][2]赋值为34。

  • 例如（若i, j均为整型）：

    a[5][10] //引用a数组第5行第10列的元素
a[i+1][j-1]//先计算再引用
a[++j]

4.2.4 二维数组的输入和输出

  • C 语言规定，对数组的使用只能逐个引用数组元素，不能一次引用整个数组。同样，对数组的输入输出也是依次对每个元素进行的，不可整体输入输出。
  • 数组往往和循环一起结合使用，通常循环里面的控制变量来作为数组的下标，对数组的每个元素进行引用。

例如：输入 n 行 m 列的整数，并将它们输出。

int n, m, a[20][20];
scanf(“%d%d”, &n, &m);
for (int i = 0; i < n; ++i) {
	for (int j = 0; j < m; ++j) {
		scanf(“%d”, &a[i][j]);
	}
}
for (int i = 0; i < n; ++i) {
	for (int j = 0; j < m; ++j) {
		printf(“%d ”, a[i][j]);
	}
	printf("
");
}

4.3 字符数组

我们拿一维字符数组的讲解作为示例，多维的类似于上面的方法。

4.3.1定义

  • 字符数组的定义格式：char 数组名[常量表达式];
  • 例如：char sz[100];

4.3.2初始化

  • 字符数组的初始化的方式有两种：

    1. 用字符初始化

      char sz1[5]={‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’, ‘e’};
      • 初始值表中的每个数据项是一个字符，用字符给数组sz1的各个元素初始化。
      • 当初始值个数少于元素个数时，从首元素开始赋值，剩余元素默认为空字符（也叫结束符，用''表示，其ASCII码为0,）。

    2. 用字符串常量初始化

      char sz1[5] = {“abcd”};
char sz2[5] = “abcd”;
      • 字符串常量即用双引号括起来的若干个字符。
      • 字符串常量的长度不能超过数组的长度，其中的每个字符依次为数组的每个元素进行初始化，剩余的元素用空字符''补全。

4.3.3 引用

引用就不多说了，其他类型的数组用法完全一样。

4.3.4 输入输出

  • 输入

    从键盘输入一个字符数组可以使用scanf函数或cin.getline()函数。

    • scanf 函数

      • 格式：scanf("%s", 字符数组名);

      • 说明：

        1. 这里的字符串名称之前不加&。例如：scanf(“%s”,&s1);是错误的。

        2. 系统会自动在输入的字符串常量后添加’’作为字符串结束的标志，因此定义字符数组时，要保证数组大小严格大于输入的字符的个数。

        3. 遇到空格、换行符、tab作为一个字符串输入的结束。

          scanf(“%s%s%s”,s1,s2,s3)；//从键盘输入Let us go，则三个字符串分别获取了三个单词。

    • cin.getline() 函数

      • cin.getline()需要添加头文件#include <iostream>及using namespace std;
      • 此函数会一次读取多个字符(包括空白字符）。它以指定的地址为存放第一个读取的字符的位置，依次向后存放读取的字符，直到读满 (N-1) 个，或者遇到指定的结束符为止（以先遇到的为准）。若不指定结束符，则默认以回车或EOF作为结束符。具体格式如下：
        1. cin.getline(字符数组名, 字符个数);
        2. cin.getline(字符数组名，字符个数，结束符);

    • 两者的区别:

      1. scanf是以空格、tab或回车作为输入结束的标志

      2. cin.getline则可以读取空格、tab、回车，以限定的长度或结束符来停止输入。

        scanf("%s", sz);//遇到空格、回车、换行或文件结束读入截止
cin.getline(sz, 50);//读入前49个字符，如果输入少于49遇到回车换行或EOF截止
cin.getline(sz, 50, 'u');//如果存在字符'u'读到'u'截止，否则读满49字符或提前遇到EOF

  • 输出

    输出同样有两种方法

    • printf()函数

      格式：printf("%s", 字符数组名);

      说明：

      1. 用%s格式输出时，printf的输出项必须是字符数组名，而不能是数组元素。例如：printf(“%s”,a[5]);是错误的。
      2. 输出的内容遇到结束符''才会结束。

    • puts()函数

      格式：puts(字符数组名);

      说明：

      1. puts函数输出一个字符串和一个换行符。
      2. 对于已经声明过的字符数组str,printf(“%s ”, str)和 puts(str)是等价的。

4.4 字符数组的处理函数

4.4.1 strcat

  • 函数原型：char * strcat ( char * destination, const char * source );

  • 功能：

    • 把source所指向的字符串(包括'')复制到destination所指向的字符串后面。
    • 连接时删除destination 后的 ''
    • 要保证 destination足够长，以容纳被复制进来的source。
    • source中原有的字符不变。
    • 返回指向destination 的指针

  • eg：

    char s[100]="hello",s1[100]="Jerry"
strcat(s," world");//把字符串" world"复制并连接到字符传s的后面并在后面添加''
strcat(s,s1);//把字符串s1及最后的''复制并连接到字符传s的后面

4.4.2 strncat

  • 函数原型：char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );

  • 功能：

    • 把source 字符串的前num个元素连接到destination 后面。
    • 连接后自动添加终止符''
    • 如果source字符串长度小于num 复制到终止符''为止，包括终止符。
    • source中原有的字符不变。
    • 返回指向destination 的指针

  • eg:

    char s[100]="hello",s1[100]="Jerry"
strncat(s," world",3);//把字符串前3个字符" wo"复制并连接到字符传s的后面并在后面添加''
strncat(s,s1,10);//s1的长度不足10，把字符串s1及最后的''复制并连接到字符传s的后面

4.4.3 strcpy

  • 函数原型：char * strcpy ( char * destination, const char * source );

  • 功能：

    • 把 source 指向的字符串包括终止符复制到 destination
    • 必须保证 source 足够大，能够容纳下destination，否则会导致溢出错误。
    • source中原有的字符不变。
    • 返回指向destination 的指针

  • eg:

    char s[100]="hello",s1[100]="Jerry"
strcpy(s,"world");//把字符串"world"复制并覆盖s字符串，在后面追加终止符
strcpy(s,s1);//把字符串s1包括终止符复制到字符串s，并覆盖s字符串

4.4.4 strncpy

  • 函数原型：char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );

  • 功能

    • 把source 字符串的前num个元素拷贝到 destination
    • source 的元素个数少于 num 个拷贝到终止符为止，包括终止符
    • source 的元素个数大于等于num 个，则直接复制这 num 个字符，后面不添加终止符
    • source中原有的字符不变。
    • 返回指向destination 的指针

  • eg:

    char s[100]="hello",s1[100]="Jerry"
strncpy(s,"world",3);//把字符串"world"前3个字符"wor"复制并覆盖s字符串，在后面不追加终止符
strcpy(s,s1,10);//把字符串s1包括终止符复制到字符串s，并覆盖s字符串

4.4.5 strcmp

  • 函数原型：int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );

  • 功能

    • 比较字符串str1和str2的大小
    • 从两个字符串的第一个字符开始比较其字符的ASCII
    • 如果同一位置的字符相同接着比较后面的字符，直到不同为止
    • 当str1<str2时返回负数，相等返回0，大于返回正数

  • eg:

    char s1[100]="hello",s2[100]="Jerry"
int x = strcmp(s1,s2);//x>0，因为s1[0]>s2[0]
int x = strcmp("hello,","hello");//x>0，因为两字符串前五个字符相同，s1[5]==' '，而s2[5]==''
int x = strcmp("hello","hello");//x=0，两字符串相等

4.5.6 strncmp

  • 函数原型：int strncmp ( const char * str1, const char * str2, size_t num );

  • 功能

    • 比较字符串str1和str2前num个字符的大小
    • 从两个字符串的第一个字符开始比较其字符的`ASCII
    • 如果同一位置的字符相同接着比较后面的字符，直到不同或比完前 num个为止
    • 当str1 的前num个字符 小于str2 的前num 个字符时返回负数，相等返回0，大于返回正数

  • eg:

    char s1[100]="hello",s2[100]="hello,world"
int x = strcmp(s1,s2,5);//x=0，因为两字符串的前五个字符均相对
int x = strcmp(s1+1,s2,5);//x<0，因为s1+1的第一个字符为'e'，比s2的第一个字符'h'小
int x = strcmp(s1,s2,10);//x<0，s1是s2的子串

4.5.7 strlen

  • 函数原型：size_t strlen ( const char * str );
  • 功能：
    • 返回字符串数组的长度
    • 从数组起始位置开始计数，直到遇到终止符''为止
    • 字符串长度不包括终止符

4.5.8 strstr

  • 函数原型：char * strstr (char * str1, const char * str2 );
  • 功能：
    • 如果str2是str1的一个子串，则返回一个指向str2在str1中首次出现的位置
    • 如果str2不是str1的一个子串，则返回空指针NULL
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