第五章 數(shù)組

數(shù)組在程序設(shè)計中，為了處理方便， 把具有相同類型的若干變量按有序的形式組織起來。這些按序排列的同類數(shù)據(jù)元素的集合稱為數(shù)組。在Ｃ語言中， 數(shù)組屬于構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。一個數(shù)組可以分解為多個數(shù)組元素，這些數(shù)組元素可以是基本數(shù)據(jù)類型或是構(gòu)造類型。因此按數(shù)組元素的類型不同，數(shù)組又可分為數(shù)值數(shù)組、字符數(shù)組、指針數(shù)組、結(jié)構(gòu)數(shù)組等各種類別。

　　本章介紹數(shù)值數(shù)組和字符數(shù)組，其余的在以后各章陸續(xù)介紹。數(shù)組類型說明 在Ｃ語言中使用數(shù)組必須先進(jìn)行類型說明。 數(shù)組說明的一般形
式為： 類型說明符 數(shù)組名 [常量表達(dá)式]，……； 其中，類型說明符是任一種基本數(shù)據(jù)類型或構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。 數(shù)組名是用戶定義的數(shù)組標(biāo)識符。 方括號中的常量表達(dá)式表示數(shù)據(jù)元素的個數(shù)，也稱為數(shù)組的長度。
例如：
int a[10]; 說明整型數(shù)組a，有10個元素。
float b[10],c[20]; 說明實型數(shù)組b，有10個元素，實型數(shù)組c，有20個元素。
char ch[20]; 說明字符數(shù)組ch，有20個元素。

對于數(shù)組類型說明應(yīng)注意以下幾點：
1.數(shù)組的類型實際上是指數(shù)組元素的取值類型。對于同一個數(shù)組，其所有元素的數(shù)據(jù)類型都是相同的。
2.數(shù)組名的書寫規(guī)則應(yīng)符合標(biāo)識符的書寫規(guī)定。
3.數(shù)組名不能與其它變量名相同，例如：
void main()
{
int a;
float a[10];
……
}
是錯誤的。
4.方括號中常量表達(dá)式表示數(shù)組元素的個數(shù)，如a[5]表示數(shù)組a有5個元素。但是其下標(biāo)從0開始計算。因此5個元素分別為a[0],a[1],a[2],a[3],a[4]。
5.不能在方括號中用變量來表示元素的個數(shù)， 但是可以是符號常數(shù)或常量表達(dá)式。例如：
#define FD 5
void main()
{
int a[3+2],b[7+FD];
……
}
是合法的。但是下述說明方式是錯誤的。
void main()
{
int n=5;
int a[n];
……
}
6.允許在同一個類型說明中，說明多個數(shù)組和多個變量。
例如： int a,b,c,d,k1[10],k2[20];

數(shù)組元素的表示方法

　　數(shù)組元素是組成數(shù)組的基本單元。數(shù)組元素也是一種變量， 其標(biāo)識方法為數(shù)組名后跟一個下標(biāo)。 下標(biāo)表示了元素在數(shù)組中的順序號。數(shù)組元素的一般形式為： 數(shù)組名[下標(biāo)] 其中的下標(biāo)只能為整型常量或整型表達(dá)式。如為小數(shù)時，C編譯將自動取整。例如，a[5],a[i+j],a[i++]都是合法的數(shù)組元素。 數(shù)組元素通常也稱為下標(biāo)變量。必須先定義數(shù)組， 才能使用下標(biāo)變量。在Ｃ語言中只能逐個地使用下標(biāo)變量， 而不能一次引用整個數(shù)組。 例如，輸出有10 個元素的數(shù)組必須使用循環(huán)語句逐個輸出各下標(biāo)變量：
for(i=0; i<10; i++)　　printf(“%d”,a[i]); 而不能用一個語句輸出整個數(shù)組，下面的寫法是錯誤的： printf(“%d”,a);
void main()
{
int i,a[10];
for(i=0;i<10;)
a[i++]=2*i+1;
for(i=9;i>=0;i–)
printf(“%d”,a[i]);
printf(“n%d %dn”,a[5.2],a[5.8]);} for(i=0;i<10;)
a[i++]=2*i+1; for(i=9;i>=0;i–)
printf(“%d”,a[i]); printf(“n%d %dn”,a[5.2],a[5.8]);
　　 本例中用一個循環(huán)語句給a數(shù)組各元素送入奇數(shù)值，然后用第二個循環(huán)語句從大到小輸出各個奇數(shù)。在第一個 for語句中，表達(dá)式3省略了。在下標(biāo)變量中使用了表達(dá)式i++，用以修改循環(huán)變量。當(dāng)然第二個for語句也可以這樣作， Ｃ語言允許用表達(dá)式表示下標(biāo)。 程序中最后一個printf語句輸出了兩次a[5]的值， 可以看出當(dāng)下標(biāo)不為整數(shù)時將自動取整。數(shù)組的賦值給數(shù)組賦值的方法除了用賦值語句對數(shù)組元素逐個賦值外， 還可采用初始化賦值和動態(tài)賦值的方法。數(shù)組初始化賦值數(shù)組初始化賦值是指在數(shù)組說明時給數(shù)組元素賦予初值。 數(shù)組初始化是在編譯階段進(jìn)行的。這樣將減少運行時間，提高效率。

　　初始化賦值的一般形式為： static 類型說明符 數(shù)組名[常量表達(dá)式]={值，值……值}； 其中static表示是靜態(tài)存儲類型， Ｃ語言規(guī)定只有靜態(tài)存儲數(shù)組和外部存儲數(shù)組才可作初始化賦值(有關(guān)靜態(tài)存儲，外部存儲的概念在第五章中介紹)。在{ }中的各數(shù)據(jù)值即為各元素的初值， 各值之間用逗號間隔。例如： static int a[10]={ 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 }; 相當(dāng)于a[0]=0;a[1]=1…a[9]=9;

　?。谜Z言對數(shù)組的初始賦值還有以下幾點規(guī)定：
1.可以只給部分元素賦初值。當(dāng){ }中值的個數(shù)少于元素個數(shù)時，只給前面部分元素賦值。例如： static int a[10]={0,1,2,3,4};表示只給a[0]～a[4]5個元素賦值，而后5個元素自動賦0值。
2.只能給元素逐個賦值，不能給數(shù)組整體賦值。 例如給十個元素全部賦1值，只能寫為： static int a[10]={1,1,1,1,1,1,1,1,1,1};而不能寫為： static int a[10]=1;
3.如不給可初始化的數(shù)組賦初值，則全部元素均為0值。
4.如給全部元素賦值，則在數(shù)組說明中， 可以不給出數(shù)組元素的個數(shù)。例如： static int a[5]={1,2,3,4,5};可寫為： static int a[]={1,2,3,4,5};動態(tài)賦值可以在程序執(zhí)行過程中，對數(shù)組作動態(tài)賦值。 這時可用循環(huán)語句配合scanf函數(shù)逐個對數(shù)組元素賦值。
void main()
{
int i,max,a[10];
printf(“input 10 numbers:n”);
for(i=0;i<10;i++)
scanf(“%d”,&a[i]);
max=a[0];
for(i=1;i<10;i++)
if(a[i]>max) max=a[i];
printf(“maxmum=%dn”,max);
}
for(i=0;i<10;i++)
scanf(“%d”,&a[i]);
max=a[0];
for(i=1;i<10;i++)
if(a[i]>max) max=a[i];
printf(“maxmum=%dn”,max);
　　 本例程序中第一個for語句逐個輸入10個數(shù)到數(shù)組a中。 然后把a[0]送入max中。在第二個for語句中，從a[1]到a[9]逐個與max中的內(nèi)容比較，若比max的值大，則把該下標(biāo)變量送入max中，因此max總是在已比較過的下標(biāo)變量中為最大者。比較結(jié)束，輸出max的值。
void main()
{
int i,j,p,q,s,a[10];
printf(“n input 10 numbers:n”);
for(i=0;i<10;i++)
scanf(“%d”,&a[i]);
for(i=0;i<10;i++){
p=i;q=a[i];
for(j=i+1;j<10;j++)
if(q<a[j]) { p=j;q=a[j]; }
if(i!=p)
{s=a[i];
a[i]=a[p];
a[p]=s; }
printf(“%d”,a[i]);
}
}
for(i=0;i<10;i++)
scanf(“%d”,&a[i]);
for(i=0;i<10;i++){
p=i;q=a[i];
for(j=i+1;j<10;j++)
if(q<a[j]) { p=j;q=a[j]; }
if(i!=p)
{ s=a[i];
a[i]=a[p];
a[p]=s; }
printf(“%d”,a[i]);
}
　　 本例程序中用了兩個并列的for循環(huán)語句，在第二個for 語句中又嵌套了一個循環(huán)語句。第一個for語句用于輸入10個元素的初值。第二個for語句用于排序。本程序的排序采用逐個比較的方法進(jìn)行。在i次循環(huán)時，把第一個元素的下標(biāo)i賦于p，而把該下標(biāo)變量值a[i]賦于q。然后進(jìn)入小循環(huán)，從a[i+1]起到最后一個元素止逐個與a[i]作比較，有比a[i]大者則將其下標(biāo)送p，元素值送q。 一次循環(huán)結(jié)束后，p即為最大元素的下標(biāo)，q則為該元素值。若此時i≠p，說明p,q值均已不是進(jìn)入小循環(huán)之前所賦之值，則交換a[i]和a[p]之值。 此時a[i]為已排序完畢的元素。輸出該值之后轉(zhuǎn)入下一次循環(huán)。對i+1以后各個元素排序。

二維數(shù)組

　　前面介紹的數(shù)組只有一個下標(biāo)，稱為一維數(shù)組， 其數(shù)組元素也稱為單下標(biāo)變量。在實際問題中有很多量是二維的或多維的， 因此Ｃ語言允許構(gòu)造多維數(shù)組。多維數(shù)組元素有多個下標(biāo)， 以標(biāo)識它在數(shù)組中的位置，所以也稱為多下標(biāo)變量。 本小節(jié)只介紹二維數(shù)組，多維數(shù)組可由二維數(shù)組類推而得到。二維數(shù)組類型說明二維數(shù)組類型說明的一般形式是：
類型說明符 數(shù)組名[常量表達(dá)式1][常量表達(dá)式2]…；
其中常量表達(dá)式1表示第一維下標(biāo)的長度，常量表達(dá)式2 表示第二維下標(biāo)的長度。例如：
int a[3][4]; 說明了一個三行四列的數(shù)組，數(shù)組名為a，其下標(biāo)變量的類型為整型。該數(shù)組的下標(biāo)變量共有3×4個，即： a[0][0],a[0][1],a[0][2],a[0][3]
a[1][0],a[1][1],a[1][2],a[1][3]
a[2][0],a[2][1],a[2][2],a[2][3]
　　 二維數(shù)組在概念上是二維的，即是說其下標(biāo)在兩個方向上變化， 下標(biāo)變量在數(shù)組中的位置也處于一個平面之中， 而不是象一維數(shù)組只是一個向量。但是，實際的硬件存儲器卻是連續(xù)編址的， 也就是說存儲器單元是按一維線性排列的。 如何在一維存儲器中存放二維數(shù)組，可有兩種方式：一種是按行排列， 即放完一行之后順次放入第二行。另一種是按列排列， 即放完一列之后再順次放入第二列。在Ｃ語言中，二維數(shù)組是按行排列的。 在圖4.1中，按行順次存放，先存放a[0]行，再存放a[1]行，最后存放a[2]行。每行中有四個元素也是依次存放。由于數(shù)組a說明為
int類型，該類型占兩個字節(jié)的內(nèi)存空間，所以每個元素均占有兩個 字節(jié)(圖中每一格為一字節(jié))。

二維數(shù)組元素的表示方法

　　二維數(shù)組的元素也稱為雙下標(biāo)變量，其表示的形式為： 數(shù)組名[下標(biāo)][下標(biāo)] 其中下標(biāo)應(yīng)為整型常量或整型表達(dá)式。例如： a[3][4] 表示a數(shù)組三行四列的元素。下標(biāo)變量和數(shù)組說明在形式中有些相似，但這兩者具有完全不同的含義。 數(shù)組說明的方括號中給出的是某一維的長度，即可取下標(biāo)的最大值； 而數(shù)組元素中的下標(biāo)是該元素在數(shù)組中的位置標(biāo)識。前者只能是常量， 后者可以是常量，變量或表達(dá)式。
一個學(xué)習(xí)小組有5個人，每個人有三門課的考試成績。求全組分科的平均成績和各科總平均成績。
課程 成績姓名 Math　C　DBASE
張　　　　　　80　　75　92
王　　　　　　61　　65　71
李　　　　　　59　　63　70
趙　　　　　　85　　87　90
周　　　　　　76　　77　85
　　 可設(shè)一個二維數(shù)組a[5][3]存放五個人三門課的成績。再設(shè)一個一維數(shù)組v[3]存放所求得各分科平均成績，設(shè)變量l為全組各科總平均成績。編程如下：
void main()
{
int i,j,s=0,l,v[3],a[5][3];
printf(“input scoren”);
for(i=0;i<3;i++){
for(j=0;j<5;j++)
{ scanf(“%d”,&a[j][i]);
s=s+a[j][i];}
v[i]=s/5;
s=0;
}
l=(v[0]+v[1]+v[2])/3;
printf(“math:%dnc languag:%dndbase:%dn”,v[0],v[1],v[2]);
printf(“total:%dn”,l);
} for(i=0;j<3;i++)
for(j=0;j<5;j++)
{ scanf(“%d”,&a[j][i]);
s=s+a[j][i];}
v[i]=s/5;
s=0;
}
l=(v[0]+v[1]+v[2])/3;
　　 程序中首先用了一個雙重循環(huán)。 在內(nèi)循環(huán)中依次讀入某一門課程的各個學(xué)生的成績，并把這些成績累加起來， 退出內(nèi)循環(huán)后再把該累加成績除以5送入v[i]之中，這就是該門課程的平均成績。外循環(huán)共循環(huán)三次，分別求出三門課各自的平均成績并存放在v數(shù)組之中。退出外循環(huán)之后，把v[0],v[1],v[2]相加除以3即得到各科總平均成績。最后按題意輸出各個成績。

二維數(shù)組的初始化
　　 二維數(shù)組初始化也是在類型說明時給各下標(biāo)變量賦以初值。 二維數(shù)組可按行分段賦值，也可按行連續(xù)賦值。 例如對數(shù)組a[5][3]：
1.按行分段賦值可寫為static int a[5][3]={ {80,75,92},{61,65,71},{59,63,70},{85,87,90},{76,77,85} };
2.按行連續(xù)賦值可寫為static int a[5][3]={ 80,75,92,61,65,71,59,63,70,85,87,90,76,77,85 };
　　 這兩種賦初值的結(jié)果是完全相同的。
void main()
{
int i,j,s=0,l,v[3];
static int a[5][3]={ {80,75,92},{61,65,71},{59,63,70},
{85,87,90},{76,77,85} };
for(i=0;i<3;i++)
{ for(j=0;j<5;j++)
s=s+a[j][i];
v[i]=s/5;
s=0;
}
l=(v[0]+v[1]+v[2])/3;
printf(“math:%dnc languag:%dndbase:%dn”,v[0],v[1],v[2]);
printf(“total:%dn”,l);
}
　　 對于二維數(shù)組初始化賦值還有以下說明：
1.可以只對部分元素賦初值，未賦初值的元素自動取0值。
例如： static int a[3][3]={{1},{2},{3}}; 是對每一行的第一列元素賦值，未賦值的元素取0值。 賦值后各元素的值為： 1 0 02 0 03 0 0
static int a [3][3]={{0,1},{0,0,2},{3}}; 賦值后的元素值為 0 1 00 0 23 0 0
2.如對全部元素賦初值，則第一維的長度可以不給出。
例如： static int a[3][3]={1,2,3,4,5,6,7,8,9}; 可以寫為：static int a[][3]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
　　 數(shù)組是一種構(gòu)造類型的數(shù)據(jù)。 二維數(shù)組可以看作是由一維數(shù)組的嵌套而構(gòu)成的。設(shè)一維數(shù)組的每個元素都又是一個數(shù)組， 就組成了二維數(shù)組。當(dāng)然，前提是各元素類型必須相同。根據(jù)這樣的分析，一個二維數(shù)組也可以分解為多個一維數(shù)組。 Ｃ語言允許這種分解有二維數(shù)組a[3][4]，可分解為三個一維數(shù)組，其數(shù)組名分別為a[0],a[1],a[2]。對這三個一維數(shù)組不需另作說明即可使用。這三個一維數(shù)組都有4個元素，例如：一維數(shù)組a[0]的元素為a[0][0],a[0][1],a[0][2],a[0][3]。必須強調(diào)的是，a[0],a[1],a[2]不能當(dāng)作下標(biāo)變量使用，它們是數(shù)組名，不是一個單純的下標(biāo)變量。

字符數(shù)組

　　用來存放字符量的數(shù)組稱為字符數(shù)組。 字符數(shù)組類型說明的形式與前面介紹的數(shù)值數(shù)組相同。例如： char c[10]; 由于字符型和整型通用，也可以定義為int c[10]但這時每個數(shù)組元素占2個字節(jié)的內(nèi)存單元。字符數(shù)組也可以是二維或多維數(shù)組，例如： char c[5][10];即為二維字符數(shù)組。 字符數(shù)組也允許在類型說明時作初始化賦值。例如： static char c[10]={`c`,` `,`p`,`r`,o`,g`,r`,`a`,`m`};賦值后各元素的值為： 數(shù)組C c[0]c[1]c[2]c[3]c[4]c [5]c[6]c[7]c[8]c[9]其中c[9]未賦值，由系統(tǒng)自動賦予0值。 當(dāng)對全體元素賦初值時也可以省去長度說明。例如： static char c[]={`c`,` `,`p`,`r`,`o`,`g`,`r`,`a`,`m`};這時C數(shù)組的長度自動定為9。
main()
{
int i,j;
char a[][5]={{‘B’,’A’,’S’,’I’,’C’,},{‘d’,’B’,’A’,’S’,’E’}};
for(i=0;i<=1;i++)
{
for(j=0;j<=4;j++)
printf(“%c”,a[i][j]);
printf(“n”);
}
}
　　 本例的二維字符數(shù)組由于在初始化時全部元素都賦以初值， 因此一維下標(biāo)的長度可以不加以說明。字符串在Ｃ語言中沒有專門的字符串變量， 通常用一個字符數(shù)組來存放一個字符串。在2.1.4節(jié)介紹字符串常量時，已說明字符串總是以’