第五章 数组 数组 一维数组 二维数组 主讲：李祥 时间：2015年10月

2.1 什么是数组 2.2 一维数组 2.3 二维数组 2.4 多维数组 2.5 本章小结

5.1 什么是数组 在程序中，经常需要对一批数据进行操作，例如，统计某个公司100个员工的平均工资。如果使用变量来存放这些数据，就需要定义100个变量，显然这样做很麻烦，而且很容易出错。这时，可以使用x[0]、x[1]、x[2]……x[99]表示这100个变量，并通过方括号中的数字来对这100个变量进行区分。 在程序设计中，使用x[0]、x[1]、x[2]……x[n]表示的一组具有相同数据类型的变量集合称为数组x，数组中的每一项称为数组的元素，每个元素都有对应的下标（n），用于表示元素在数组中的位置序号，该下标是从0开始的。 为了大家更好地理解数组，接下来，通过一张图来描述数组x[10]的元素分配情况，如图5-1所示 ：

5.1 什么是数组 图5-1 数组X[10] 图5-1中可以看出，数组x包含10个元素，并且这些元素是按照下标的顺序进行排列的。由于数组元素的下标是从0开始的，因此，数组x的最后一个元素为x[9]。 需要注意的是，根据数据的复杂度，数组下标的个数是不确定的。通常情况下，数组元素下标的个数也称为维数，根据维数的不同，可将数组分为一维数组、二维数组、三维数组、四维数组等。通常情况下，我们将二维及以上的数组称为多维数组。

5.2 一维数组 一维数组指的是只有一个下标的数组，它用来表示一组具有相同类型的数据。在C语言中，一维数组的定义方式如下所示： 例如： 5.2.1 一维数组的定义与初始化 一维数组指的是只有一个下标的数组，它用来表示一组具有相同类型的数据。在C语言中，一维数组的定义方式如下所示： 在上述语法格式中，类型说明符表示数组中所有元素的类型，常量表达式指的是数组的长度，也就是数组中存放元素的个数。 例如： 上述代码定义了一个数组，其中，int是数组的类型，array是数组的名称，方括号中的5是数组的长度。 类型说明符 数组名[常量表达式]; int array[5];

5.2 一维数组 完成数组的定义后，只是对数组中的元素开辟了一块内存空间。这时，如果想使用数组操作数据，还需要对数组进行初始化。数组初始化的常见的方式有三种，具体如下： 1.直接对数组中的所有元素赋值，示例代码如下： 上述代码定义了一个长度为5的数组i，并且数组中元素的值依次为1、2、3、4、5。 2.只对数组中的一部分元素赋值，示例代码如下： 在上述代码中，定义了一个int类型的数组，但在初始化时，只对数组中的前三个元素进行了赋值，其它元素的值会被默认设置为0。 int i[5]={1,2,3,4,5}; int i[5]={1,2,3｝;

5.2 一维数组 3. 对数组全部元素赋值，但不指定长度，示例代码如下： 在上述代码中，数组i中的元素有4个，系统会根据给定初始化元素的个数定义数组的长度，因此，数组i的长度为4。 注意： 1. 数组的下标是用方括号括起来的，而不是圆括号。 2. 数组名的命名同变量名的命名规则相同。 3. 数组定义中，常量表达式的值可以是符号常量，例如下面的定义是合法的。 int i[]={1,2,3,4};

5.2 一维数组 5.2.2 一维数组的引用 在程序中，经常需要访问数组中的一些元素，这时可以通过数组名和下标来引用数组中的元素。一维数组元素的引用方式如下所示： 在上述方式中，下标指的是数组元素的位置，数组元素的下标是从0开始的。例如，引用数组x的第三个元素的方式x[2]。 为了帮助大家更好地理解数组元素的引用，接下来通过一个案例来演示，如例5-1所示: 数组名[下标];

5.2 一维数组 例5-1： 运行结果如图5-2： 图5-2 运行结果 #include<stdio.h> void main(int argc,char *argv[]) { int x[5] = { 2, 3, 1, 4, 6 }; int i; for ( i= 0; i < 5; i++) printf("%d\n",2*x[i]); }

5.2 一维数组 在例5-1中，首先定义了一个数组x，然后通过下标的形式获取到数组中的元素，最后将元素乘以2后输出。 注意： 数组的下标都有一个范围，即“0~[数组长度-1]”，假设数组的长度为6，其下标范围为0～5。当访问数组中的元素时，下标不能超出这个范围，否则程序会报错。

5.2 一维数组 5.2.2 一维数组的常见操作 数组在编写程序时应用非常广泛，如经常需要对数组进行遍历、获取最值、排序等操作，灵活地使用数组对实际开发很重要。接下来针对一维数组的常见操作进行详细地讲解，具体如下： 一维数组的遍历 在操作数组时，经常需要依次访问数组中的每个元素，这种操作称作数组的遍历。接下来用for循环依次遍历数组中的元素，如例5-2所示： #include <stdio.h> void main(int argc, char* argv[]) { int x[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; int i = 0; for (i = 0; i < 5; i++) { printf("x[%d]:%d\n", i, x[i]); } }

5.2 一维数组 运行结果如图5-3所示： 图5-3 运行结果 在例5-2中，首先定义了一个长度为5的数组x，然后定义了一个变量i，由于数组的下标范围为0~4，因此可以将i的值作为下标，依次去访问数组中的元素，并将元素的值输出。

5.2 一维数组 一维数组的最值 在操作数组时，经常需要获取数组中元素的最值。接下来通过一个案例来演示如何获得数组中的最大值，如例5-3所示： 例5-3： #include <stdio.h> int main(int argc, char* argv[]) { int x[5] = {1,2,3,4,5}; int nMax = x[0]; int i = 0; for (i = 1; i < 5; i++) { if (x[i] > nMax) { nMax = x[i]; } } printf("max:%d\n", nMax); return 0;

5.2 一维数组 运行结果如图5-4所示： 图5-4 运行结果 在例5-3中，实现了获取数组x最大值的功能。在第7行代码中假定数组中的第一个元素为最大值，并将其赋值给nMax，在第7~13行代码对数组中的其他元素进行遍历，如果发现比nMax值大的元素，就将最大值nMax设置为这个元素的值，这样，当数组遍历完成后，nMax中存储的就是数组中的最大值。

5.2 一维数组 一维数组的排序 在操作数组时，经常需要对数组中的元素进行排序。接下来为大家介绍一种比较常见的排序算法—冒泡排序。在冒泡排序的过程中，不断地比较数组中相邻的两个元素，较小者向上浮，较大者往下沉，整个过程和水中气泡上升的原理相似，接下来，分步骤讲解冒泡排序的整个过程，具体如下： 第一步，从第一个元素开始，将相邻的两个元素依次进行比较，直到最后两个元素完成比较。如果前一个元素比后一个元素大，则交换它们的位置。整个过程完成后，数组中最后一个元素自然就是最大值，这样也就完成了第一轮的比较。

5.2 一维数组 第二步，除最后一个元素，将剩余的元素继续进行两两比较，过程与第一步相似，这样就可以将数组中第二大的数放在倒数第二个位置。 第三步，依次类推，持续对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对元素需要比较为止。 了解了冒泡排序的原理之后，接下来通过一个案例来实现冒泡排序，如例5-4所示： 例5-4： #include <stdio.h> void main(int argc, char ** argv[]) { int x[5] = { 9, 8, 3, 5, 2 }; int m = 0, n = 0; int nTemp = 0;

5.2 一维数组 int i = 0; printf("冒泡排序前：\n"); for (i = 0; i < 5; i++) { printf("%d ", x[i]); } printf("\n"); for (m = 0; m < 5 - 1; m++) { for (n = 0; n < 5 - 1 - m; n++) { if (x[n] > x[n + 1]) { nTemp = x[n]; x[n] = x[n + 1]; x[n + 1] = nTemp; } } } printf("冒泡排序后：\n"); { printf("%d ", x[i]); } }

5.2 一维数组 运行结果如图5-5所示： 图5-5 运行结果 图5-5 运行结果 在例5-4中，通过嵌套for循环实现了冒泡排序。其中，外层循环用来控制进行多少轮比较，每一轮比较都可以确定一个元素的位置，由于最后一个元素不需要进行比较，因此，外层循环的次数为数组的长度-1，内层循环的循环变量用于控制每轮比较的次数，在每次比较时，如果前者小于后者，就交换两个元素的位置，具体执行过程如图5-6所示。

5.2 一维数组 图5-6 冒泡排序过程 在图5-6中所示的第一轮比较中，第一个元素9为最大值，因此它在每次比较时都会发生位置的交换，被放到最后一个位置。第二轮比较与第一轮过程相似，元素8被放到倒数第二个位置，第三轮比较中，第一次比较没有发生位置的交换，在第二次比较时才发生位置交换，元素5被放到倒数第三个位置。后面的以此类推，直到数组中所有元素完成排序。

5.2 一维数组 值得一提的是，当元素交换时，会通过一个中间变量temp记住arr[j]，然后将arr[j+1]赋给arr[j]，最后再将temp赋给arr[j+1]，其交换过程如图5-7所示： 图5-7 交换步骤

5.3 二维数组 5.3.1 二维数组的定义与初始化 在实际的工作中，仅仅使用一维数组是远远不够的，例如，一个学习小组有5个人，每个人有三门课的考试成绩，如果使用一维数组解决是很麻烦的。这时，可以使用二维数组，二维数组的定义方式与一维数组类似，其语法格式如下： 在上述语法格式中，“常量表达式1”被称为行下标，“常量表达式2”被称为列下标。 例如，定义一个3行4列的二维数组，具体如下： 类型说明符 数组名[常量表达式1][常量表达式2]; int a[3][4]；

5.3 二维数组 在上述定义的二维数组中，共包含3*4个元素，即12个元素。接下来，通过一张图来描述二维数组a的元素分布情况，如图5-8所示： 图5-8 二维数组 从图5-8中可以看出，二维数组a是按行进行存放的，先存放a[0]行，再存放a[1]行、a[2]行，并且每行有四个元素，也是依次存放的。

5.3 二维数组 完成二维数组的定义后，需要对二维数组进行初始化，初始化二维数组的方式有四种，具体如下： 按行给二维数组赋初值。例如： 在上述代码中，等号后面有一对大括号，大括号中的第一对括号代表的是第一行的数组元素，第二对括号代表的是第二行的数组元素。 2. 将所有的数组元素按行顺序写在一个大括号内。例如： 在上述代码中，二维数组a共有两行，每行有三个元素，其中，第一行的元素依次为1、2、3，第二行元素依次为4、5、6。 int a[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}}; int a[2][3] = {1,2,3,4,5,6};

5.3 二维数组 对部分数组元素赋初值。例如： 在上述代码中，只为数组b中的部分元素进行了赋值，对于没有赋值的元素，系统会自动赋值为0，数组b中元素的存储方式如图5-9所示： 图5-9 二维数组 int b[3][4] = {{1},{4,3},{2,1,2}};

5.3 二维数组 如果对全部数组元素置初值，则二维数组的第一个下标可省略，但第二个下标不能省略。例如： 可以写为： 系统会根据固定的列数，将后边的数值进行划分，自动将行数定位2。 int a[2][3] = {1,2,3,4,5,6}; int a[][3] = {1,2,3,4,5,6};

5.3 二维数组 5.3.2 二维数组的引用 二维数组的引用方式同一维数组的引用方式一样，也是通过数组名和下标的方式来引用数组元素，其语法格式如下： 在上述语法格式中，下标值应该在已定义的数组的大小范围内，例如下面这种情况是错误的： 在上述代码中，数组a可用的行下标范围是0~2，列下标是0~3，a[3][4]超出了数组的下标范围。 数组名[下标][下标]; int a[3][4]; // 定义a为3行4列的二维数组 a[3][4]=3; // 对数组a第3行第4列元素赋值,出错

5.3 二维数组 为了帮助读者更好地掌握二维数组的引用，接下来，通过一个案例来演示二维数组的遍历，如例5-5所示： #include<stdio.h> void main() { //声明并初始化数组 int array[3][4] = { {1,2,3,4 }, {5,6,7,8}, {9,10,11,12} }; for (int i = 0; i < 3; i++) //循环遍历行 { for (int j = 0; j < 4; j++) //循环遍历列 printf("[%d][%d]: %d ", i, j, array[i][j]); } printf("\n");//每一行的末尾添加换行符

5.3 二维数组 运行结果如图5-10所示： 图5-10 运行结果 图5-10 运行结果 在例5-5中，定义了一个二维数组array，该数组有3行4列。当使用嵌套for循环遍历二维数组元素时，外层for循环用于变量数组的行元素，内层for循环用于遍历数组的列元素。从图5-10中可以看出，程序依次将数组array中的元素输出了。

5.3 二维数组 5.3.3 二维数组的应用 熟悉了二维数组的定义和引用，接下来定义一个二维数组StuScore[5][3]，用来存放5名同学3门课程的成绩，并定义变量m表示学生，n表示第几门成绩，aver表示每名同学3门课程的平均成绩，sum表示每名同学3门课的总成绩，具体如例5-6所示： #include <stdio.h> void main(int argc, char * argv[]) { int StuScore[5][3] = { { 88, 70, 90 }, //张同学 { 80, 80, 60 }, //王同学 { 89, 60, 85 }, //李同学 { 80, 75, 78 }, //赵同学 { 70, 80, 80 } //周同学 };

5.3 二维数组 int m = 0, n = 0; int nStuTotalScore; int nMathTotalScore = 0; int nChineseTotalScore = 0; int nEnglishTotalScore = 0; printf("个人总成绩：\n"); for (m = 0; m < 5; m++) { nStuTotalScore = 0; for (n = 0; n < 3; n++) { nStuTotalScore += StuScore[m][n]; switch (n) { case 0: { nMathTotalScore += StuScore[m][0]; break; } case 1: { nChineseTotalScore += StuScore[m][1]; break; } case 2: { nEnglishTotalScore += StuScore[m][2]; break; } } switch (m) { case 0: { printf("张同学：%d\n", nStuTotalScore); break;} case 1: { printf("王同学：%d\n", nStuTotalScore); break;} case 2: { printf("李同学：%d\n", nStuTotalScore); break;} case 3: { printf("赵同学：%d\n", nStuTotalScore); break;} case 4: { printf("周同学：%d\n", nStuTotalScore); break;} } printf("小组数学总分：%d 小组数学平均分：%.2f\n", nMathTotalScore, (double)nMathTotalScore / 5); printf("小组语文总分：%d 小组语文平均分：%.2f\n", nChineseTotalScore, (double)nChineseTotalScore / 5); printf("小组英语总分：%d 小组英语平均分：%.2f\n", nEnglishTotalScore, (double)nEnglishTotalScore / 5);

5.3 二维数组 运行结果如图5-11所示： 图5-11 运行结果 图5-11 运行结果 例5-6中实现了计算小组各科平均分的功能。其中，第4~15行代码定义了一个二维数组，用来存储小组中每个成员的各科成绩。第25~45行代码通过遍历列下标获取每个小组不同学科的总分，第46~74行代码通过遍历行下标获取每个小组成员的总分，最后将小组不同学科的总分和平均分输出。

5.4 多维数组 在计算机中，除一维数组和二维数组外，还有三维，四维，……等多维数组，它们用在某些特定程序开发中，多维数组的定义与二维数组类似，其语法格式具体如下： 定义一个三维数组的示例代码如下： 上面的这个例子，定义了一个三维数组，数组的名字是x，数组的长度为3，每个数组的元素又是一个二维数组，这个二维数组的长度是4，并且这个二维数组中的每个元素又是一个一维数组，这个一维数组的长度是5，元素类型是int。 多维数组在实际的工作中使用不多，并且使用方法与二维数组相似，这里不再做详细地讲解，有兴趣的读者可以自己学习。 数组类型修饰符 数组名 [n1][n2]…[nn]； int x[3][4][5];

本章小结 本章主要首先讲解什么是数组，然后讲解了一维数组的定义、初始化、引用以及数组的常见操作，然后讲解了二维数组的相关知识，最后简单介绍了多维数组的定义方式，掌握好本章的内容有助于后面课程的学习。

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