同一类型多个元素的集合-简单数组.ppt

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1、第11章 同一类型多个元素的集合简单数组,在实际的程序设计和代码编写中，经常会用到大批同类型的数据，比如某个班学生的成绩等，为方便解决这类问题，C语言提供了数组这一数据结构，这里的数据结构，可理解为数据的存放和管理方式。和普通变量一样，在使用数组前必须先对其声明以开辟所需要的内存空间，由于数组是很多数据的集合，这些数据对应的内存单元是如何排列的，这都是本章要解决的内容。,11.1 什么是数组,程序经常使用同类型的数据，比如要处理某个班级的学生成绩信息，如果只有几个学生，我们可以使用几个同类型变量，比如：int mark0,mark1,mark2,mark3,mark4;这样，便可以存放5个学生

2、的成绩，但如果是几百人呢？要一直这么写下去么，如果读者觉得继续写下去没什么不妥的话，那几千甚至几万人呢，所以，如何合理组织大量同类数据是个问题。合理组织的含义包括：（1）为每个数据分配存储空间。（2）每个数据应当有唯一的标识符进行读写和查找。在这种应用背景下，数组应用而生，成功地解决了上述问题。,11.1.1 数组是一大片连续内存空间,声明一个数组时，编译器为数组分配内存存储空间，值得注意的是：数组占据的内存空间是连续的，这样，很容易计算数组占据的内存大小和每个元素对应的内存首地址，举例来说，对一个大小为N，类型为short的数组，其占据的内存大小为：N*sizeof（short）=N*2如果

3、说第1个元素在内存中的地址为p，那么第M个元素（M不大于N）在内存中的地址可表示为：p+(M-1)*sizeof(short)这充分体现了数组的有序性。,11.1.2 数组元素的访问,下面来看要解决的第2个问题“每个数据应当有唯一的标识符进行读写和查找”，这是通过下标来实现的，以一维数组为例，元素的访问形式为：数组名下标举例来说，有一个数组，名为mark，里面记录着全班60个人的成绩，mark中的第1个元素可写为mark0，第2个元素为mark1，第3个元素为mark2，由此类推，第60个元素为mark59，好了，结束。这点很重要，记住，mark60是没有意义的，对一个大小为N的数组来说，有效

4、的下标为0到N-1，不在此范围的下标访问都会引发越界错误。了解了数组的基本组织形式，下面的章节具体看下如何使用数组解决实际问题。,11.2 一维数组,一维数组也称向量，用以组织具有一维顺序关系的一组同类型数据，在使用数组前，必须先声明数组，编译器根据声明语句为其分配内存，这样数组才有意义。,11.2.1 一维数组的声明,要在内存中开辟一块连续内存给数组用，需要考虑以下问题，一是在哪里开辟，而是开辟多大的地方，C语言中，这都是由编译器自动完成的，编程人员说要做的是“提要求”，即所开辟的数组应能盛放多少个元素，每个元素是什么类型，另外，编程人员还要指定数组名。一维数组声明的基本格式为：类型 数组名

5、数组元素个数;比如，声明语句：double sz6;告诉编译器3条信息：数组名是sz，存放的元素是double型，数组存放的元素个数为6，这样，便可以对数组及数组元素进行读写访问。,11.2.2 一维数组元素的访问,上节中也已经提过，要防止下标越界的错误发生，对上面声明的数组sz来说，有效的下标是0到5，在程序中如果出现了sz6，编译器有时并不会报错，但这可能引起程序的崩溃。通过实例来看一下一维数组元素的访问方式，见。,11.2.3 数组的初始化,存在潜在的安全隐患：没有对数组元素初始化，因为立即采用键盘输入为数组元素赋了值，貌似问题不大，但如果需要对代码修改，不小心在赋值前便使用了数组元素，

6、这时，因为初始化时内存单元内容的不确定，程序输出的结果往往是不可预料的。不仅仅是数组，在声明创建一个变量后马上对其初始化是个良好的习惯，能有效减少各种意想不到的错误。可以在创建数组的同时使用初始化表达式为其中元素初始化，初始化表达式按元素的顺序依次写在一对花括号中，元素中间用逗号隔开，见示例。,11.2.4 不合法的数组操作,数组对应着一片内存区域，从较高层次上看，数组可以看成是一个特殊的大“变量”，已经学过，同类型的变量之间可以相互赋值，可以比较大小，可以作运算，那数组可否进行这些操作呢，答案是否，即使是同类型、同样大小的数组，下列操作也是非法的：（1）用一个已经初始化的数组对另一个数组赋值

7、，即使是元素类型相同，数组大小相同，这样的用法也是不允许的。int x3=7,8,9;int y3;y=x;/*错误*/（2）对数组进行整体输入输出。printf和scanf不支持对普通数组进行整体输入输出，必须以元素为单位进行操作，但对字符数组来说，可以通过“%s”进行整体输入或输出，这部分内容安排在第15章介绍。（3）数组比较。int x3=1,2,3;int y3=4,5,6;if(x y)/*错误*/（4）数组整体运算。int x5=5,6,7,8,9;int y5=2,3,4,5,6;x+=y;/*错误，其他运算与此同*/,11.3 二维数组,一维数组常称为向量，本节介绍二维数组，所

8、谓二维数组，最简单的理解是“有两个下标”，如果把一维数组理解为一行数据，那么，二维数组可形象地表示为行列结构，如所表示，左侧表示的是一个大小为M+1的一维数组，右侧表示的是一个大小为(M+1)*(N+1)的二维数组。,11.3.1 二维数组的声明,和一维数组一样，声明二维数组时，要告诉编译器以下信息：数组名，元素类型，元素的个数，对二维数组来说，元素个数是两维大小的乘积。一个二维数组可以用下列语句来声明：int sz23;这声明了一个23的二维数组，共有2行3列计6个元素，对二维数组来说，元素下标的编号仍旧是从0开始的，所以，对上面这个二维数组来说，这6个元素分别为：sz00、sz01、sz0

9、2、sz10、sz11、sz12注意：对二维数组，甚至是后面要介绍的多维数组，都要注意不要出现下标越界错误。,11.3.2 二维数组的初始化,二维数组同样可以在声明时利用初始化表进行元素的初始化，举例来说：int num23=1,2,3,4,5,6;二维数组同样可对部分元素进行初始化，如：int num23=1,2;说明：初始化表达式中内层花括号代表一行，这样，和一维数组中只能对前几个元素初始化不同，二维数组的初始化可跳过某些中间元素，给后面的元素赋值，在了解了二维数组内存分布后，理解可能更深刻。上述语句声明了一个2行3列的数组，只对每行的第1个元素进行了初始化，其他元素默认初始化为0，即上式

10、等价于：int num23=1,0,0,2,0,0;将一个二维数组中全部元素初始化为0的最简单的方式是：int num23=0；当声明语句中提供有全部元素的初始值时，第1维的大小可以缺省，如：int sz 4=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;,11.3.3 二维数组应用举例,一维数组中讲到，可使用“数组名下标”的形式对数组元素进行读写访问，二维数组同样如此，只是在读写访问元素时需要两个下标，即采用“数组名下标1下标2”的形式。重申：注意下标的有效范围，不要犯下标越界的错误。来看一段示例，演示二维数组的使用方式：,11.4 更高维的数组,在了解二维数组的声明、初始化和引用之

11、后，不难将概念引申到三维、四维，甚至是更高维的数组，本章讨论更高维数组的使用方式。,11.4.1 高维数组的声明和元素访问,细心的读者不难发现，如果数组是N维，就需要N个下标来访问数组中的元素，同理，在声明高维数组时，除了和一维、二维数组声明一样要制定元素类型和数组名外，还要指定每一维的大小，以帮助编译器确定到底要分配多大的内存块。举例来说，要声明一个int型3维数组sz，大小为3*4*5，代码如下：int sz345;,11.4.2 初始化,在声明一个多维数组时，同样可通过初始化表达式对其中的元素初始化，还记得二维数组中初始化表达式中的花括号么？使用花括号带来的好处是“层次分明”，举例来说：

12、int sz232=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;（1）多层花括号的意义,11.4.3 多维数组在内存中是如何排列元素的,维数决定了数组中元素的组织方式及访问元素说用的下标个数，但本质上讲，所有的数组在内存中都是一维线性的，所有元素都是连续排列的，中间没有间隔。以二维数组为例，内存中是先放第1行的元素，再放第2行的元素，依次类推，下面给出了大小为34的二维数组A的排列顺序：A00-A01-A02-A03-A10-A11-A12-A13-A20-A21-A22-A23多维数组的存储方式与此类似，可以将下标看成是一个计数器，像计数的万位、千位、百位、十位和个位一样，右边的下

13、标（靠后的下标）是低位，每一位都在上下界间变化，变化的范围是0到声明时指定的下标值减1，当某一低位计数器超出范围时（达到声明时指定的下标值），左边下标加1，同时该低位计数器及其右边的更低位计算器置0（回到下界）。这样，最左边一维下标变化是最慢的，最右一维下标变化最快。,11.5 小结,本章讨论了数组的基本知识，首先介绍了数组的一般概念，而后从一维数组讲起，逐渐拓展到二维甚至三维等更高维的数组。在使用一个数组之前，必须对其进行声明，编译器根据声明语句为数组分配内存空间，这样，数组才有了实际意义，才能对数组元素进行读取操作。本章依托实例阐明了数组的声明方式，不论是数组还是普通变量，声明之处、使用之前对其进行初始化是十分重要的，否则，随机的内存值可能会给程序带来这样那样的问题。数组元素在内存中是连续排列的，对二维和更高维的方式，数组元素仍然是线性连续排列的，不同下标的关系类似于数字的不同位数，最左边的下标变换最慢，最右边的下标变化最快，理解数组的内存模型有利于写出高质量的代码。,