C语言之数组的基本知识

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

在没接触数组之前，同学们用的都是定义一个一个变量来存放数据，但是这样就有一个缺陷，如果数据量很大的时候，比如有50个学生的成绩需要录入进去，那么定义50一个变量将会非常耗费时间，而且用scanf()函数输入数据的时候也很麻烦。

int stu1, stu2, stu3, ..., stu50;
scanf("%d %d %d %d ...",&stu1, &stu2, &stu3, ..., &stu50);

那么在C语言中有没有一种东西可以处理上面的数据呢？
当然有啦，数组这时候就出现了。
数组

数组是数据结构（我们大一下学期会专门学习这一章节），它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。<摘自百度>
有几个关键字要注意一下：
1：固定大小，
2：相同类型，
3：顺序集合。
要理解数组就得理解这三个关键字，我接下来一个一个对这个关键字进行讲解。

一：数组.固定大小

我们定义一个数组的时候，都必须事先告诉编译器这个数组的长度是多少，好让编译器给我们分配长度大小的内存空间，用来存放数据。
比如第一个例子，我想存放 50 个学生的成绩，或者存放一年每个月的销售额. 那么数组的定义是这样的:

double ArrStu[50];   //Array：数组
double Sales[12];    //一年十二个月，所以长度是12

观察下上面的两个数组，可以注意到数组(在这里先是一维数组)定义的基本格式是:

DataType ArrName[ size ];
//datatype 数据类型，如 int, long, float, double...
//ArrName 数组的名字，这里起名的方式跟变量名字的起法是一样的。
//size 数组的大小，这里的大小是固定的。
//[] 下标运算符，如我们要索引第2个元素，那么就是 Arr[1];

二：数组.数据类型

这里的数据类型就是上面提到的 datatype 。 一旦你确定了数组是何种类型的，那么你存放的数据就应该是这种类型的。
你不可以定义了 int 类型的数组，却用来存放浮点数，虽然可以编译通过，但是会得不到我们想要的结果。
如：

int arr[2];     //定义一个长度为2的int类型的数组
arr[0] = 12.5;  //赋值
arr[1] = 14.8;

运行结果如图：

int型，以%d的格式控制符输出，就会只保留整数部分，小数点后面的全部截断，所以输出的结果是12 14.

三：数组.顺序集合

假如我们定义了一个长度为 10 的数据，操作系统就会为其分配连续的十个内存地址。
这些地址用来存放地址，每一个地址所占的字节是数组的数据类型所决定的。
如int类型的每一个地址占据着4个字节，double类型的8个。

这里我用了取地址符将数组每一个元素的地址给显现出来，可以注意到各个元素之间的地址相差了4，为啥是4而不是别的呢？这是因为一个我一开始定义的数据类型是int类型的。
这里补充下内存地址的理解：

1：内存地址只是一个编号，代表一个内存空间。
2：内存地址也是内存当中存储数据的一个标识，并不是数据本身，通过内存地址可以找到内存当中存储的数据。<相当于通过你身份证上的地址信息，可以找到你的家乡一样.>
3：你也可以把计算机内存想象成一条长街上一间间房子，每间房子上面都有且只有一个唯一的编号，房子可以存放数据。

如这里的首元素的内存编号是 5240768，第二个元素的内存编号是 5240772，
这里也需要知道一点，这里的编号，只是该数据存放的首地址，只需要知道首地址就可以获取整个地址的值。
其他：

一 : 数组定义时候的方括号 [] 和 花括号里面的常量
上面我介绍了数组的定义方式和例子，如: int arr[10]这里的10表示整个数组长度为常量10，[ ]也叫做下标运算符，如上面介绍的那样，你要索引哪个元素，就直接写该元素所在的位置即可。
这里要强调一点，数组的下标(index) 的范围是 0 ~ size – 1
下标下界是0，上界是 size – 1 如果应用不当，就会出现越界的错误。
在现在的学习阶段，方括号里面的内容必须是一个常量，而不能出现像

int n;
int arr[n];

二：数组的初始化
数组的初始化是在其定义的时候就应该执行的，如，为5个已经知道的整形数据进行排序，那么:

//正确
int ArrNum[5] = { 
    43, 65, 32, 774, 899 };
//而不能用下面这种方式
int ArrNum[5];
ArrNum[5] = { 
    43, 65, 32, 774, 899 };

因为对于 ArrNum[5] = 来说，这是一个赋值操作，将右值赋值给左值，一切常数、字符和字符串都是右值。在这里 { 43, 65, 32, 774, 899 }; 并不是右值的一种，所以这是错误的。
另一个错误是，ArrNum[5] 下标为 5 这个元素实际上并不存在的。原因上面 “其他，第一点”有讲述，这也属于数组的越界。

有数字类型的数组初始化，也有字符类型数组的初始化。 例如

//方式一,单个单个元素的赋值，用单引号引起来每一个字符
char Name1[9] = { 
   'H','y','d','r','o','g','e','n'};  //H2

//方式二,直接用双引号，将字符串赋给变量Name2
char Name2[9] = "Hydrogen";
char Name2[9] =  { 
   "Hydrogen"}; 						//

三：数组的越界
这里讲的数组长度存在一个上界，一旦超过了这个界限会如何？
前面讲述到了，一旦数组定义完毕，系统就会为其分配它长度大小的空间地址。
而一旦超过了这个大小，就会发生一些未知的错误，也就是所谓的越界
这里用一个例子来说明下越界后数组内部的值的情况：

由运行结果可以知道，当数组的下标超过了上界后，其后面的值都是不确定的。

以上是数组的三个要素和一些补充，既然有数组了，我们如何为其赋值呢？总不可能采取:

scanf("%d %d %d...", &arr[0], &arr[1], &arr[2]...);

这样冗长的表达式吧。
考虑到数组当中，如果要对数组其中的某一个元素赋值的话，我们可以利用对应的下标索引出。即:

arr[0] = 23;
arr[1] = 44;
arr[2+3] = 412;  //方括号里面可以有加减操作
arr[2*3] = 32;   //也可以有乘除
arr[n--] = i;    //也可以是变量（变量的值对于数组来说有意义。)
...
arr[size-1] = 90;

在结合前面学习到的循环结构，是否可以将两者结合起来呢？
答案当时是可以的。
C语言中，循环有三种:

for( 表达式1; 表达式2; 表达式3) { 
    语句块; }
while(表达式){ 
     语句块; }
do { 
    语句块; }while(表达式);

每一个循环结构都需要一个循环变量来对其进行控制，如 i， k， j 每一个循环体，
对于循环变量来说:
1:其值都需要提前指定其大小(循环从哪里开始)
2:循环变量的上限（也就是循环到什么时候结束）
3:循环变量是如何改变的（如每次执行完循环体后，循环变量自增1，或是自增2…)
对于循环结构的 for 和 while 来说，执行第三步，都是在执行循环体后在执行的。
对于do-while()结构来说，无条件的执行一次。

讲到这里，很自然的就可以将循环结构和数组联系起来了。
对于数组的赋值，由于其下标可以用任意小于其上界的数字进行索引，那么我就可以借助一个循环变量 i ， 来对其进行元素的索引。
可以这样理解：一个数组定义好了，在内存中已经分配了连续的空间地址，这个相当于一条街上连续的几户人家定了同一个公司的牛奶，然后每次配送员，只需要携带定的数量牛奶，一个接着一个送过去就可以了。
用代码写出来如下：

这里的循环变量 i 从 0 开始，也就是索引数组的第一个元素，即其下标为0的元素。
循环体的内容是将数据写入对应下标，每次执行完循环体后，循环变量自增1，即转到数组的下一个下标。这样循环执行，直到循环结束位置。

那对于字符数组呢？
字符数组有三种输入方式
一：用循环结构一个字符一个字符输入

二：调用gets()函数

三：调用scanf()函数

这里注释掉的两种输出方式都没啥问题，但是有个前提是有结束符号。
细心的人可能注意到了我这里第一种方式多了一行

arr[i] = '\0';

‘\0’是啥？有啥作用？
这个就是我上面提到的结束符号，输出的时候告诉编译器我这里结束啦，不可以再往后结束啦。
对于gets()， scanf(); 两个函数，在你输入字符串结束后，会自动在字符串结尾加上’\0’，这个是编译器帮你做到的，无需担心。<缓冲区和scanf的缺陷参见上一篇内容>
但是对于getchar();函数来说，却没有这个功能，它仅仅只是从缓冲区读取字符给你，也就是说，在最后你需要自己加上一个结束标记。

以上是一维数组的一些基本知识，以及一些补充。
对于二维数组来说，它的定义比一维的多了一个方括号:

int Arr[4][4]; 

一维数组像一条线一样，只有长度；二维数组有行，有列，可以看成有长和宽的矩形一样。
数据大小就是LH，如上面的二维数组，长度就是44=16。
在内存分配上面，是否也是按照二维的样式来分配呢？答案是否定的，它分配内存也是开辟了连续字节的。

这里首内存地址编号是:9828620
尾内存地址编号是: 9828680 < 9828620 + 15 * 4 = 9828680)(减去首地址这个元素)
可以看到这也是连续分配的。
值得注意的是，在输入，输出二维数组的时候，需要用到双重循环。
一维数组需要一层循环，二维两层，三维三层。
对于二维数组的理解，可以结合一维来。（二维比一维多了“行” 这个元素）。
在后面的学习中，可以将数组和指针联系起来，在更后续的学习中，可以联系到数据结构里面，这里以后学习到了自然会明白。

（如有错误，欢迎指出）