C语言06 |数组笔记

一、数组基础

1.1 三种定义与初始化方式

数组基本语法：数据类型 数组名[长度] = {初始值};

方式1：只指定长度，不赋值

intarr1[80];

• 定义了可存放80个int的数组
• 注意：局部数组不手动初始化，里面是随机垃圾值，不是0！

方式2：省略长度，完全初始化

intarr2[]={1,2,3};

• 编译器会自动根据初始值数量，把数组长度定为3
• 最常用的写法，不容易写错长度

方式3：指定长度，部分初始化

intarr3[5]={1,2,3};

• 只给前3个元素赋值，剩下的元素系统自动补0
• 实用技巧：int arr[100] = {0};可以一键把整个数组清0

1.2.数组遍历与下标规则

数组通过索引访问单个元素，从0开始。
比如长度为5的数组，合法下标是0~4，第1个元素是arr[0]，最后一个是arr[4]。

想把数组所有元素都打印出来，就要用循环遍历：

#include<stdio.h>intmain(){intarr[]={1,2,3,4,5};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);// 计算数组长度for(inti=0;i<len;i++){printf("%d ",arr[i]);}return0;}

运行结果：

1 2 3 4 5

• sizeof(arr)得到数组总字节数，除以单个元素字节数就是元素个数

二、数组的内存底层原理

很多人学数组只停留在“会用”，理解了内存逻辑，后续学指针才不会懵。
我们通过代码打印每个元素的地址，看看规律：

#include<stdio.h>intmain(){intarr[]={1,2,3};printf("数组名地址：%p\n",arr);printf("arr[0]地址：%p\n",&arr[0]);printf("arr[1]地址：%p\n",&arr[1]);printf("arr[2]地址：%p\n",&arr[2]);return0;}

运行结果示例（地址每次运行不同，但规律一致）：

数组名地址：000000000061FE0C arr[0]地址：000000000061FE0C arr[1]地址：000000000061FE10 arr[2]地址：000000000061FE14

结论

1. 数组名本质就是首地址，和&arr[0]的值完全一样，指向第0个元素
2. int占4个字节，每个元素地址依次相差4
3. arr[i]的底层逻辑：首地址 + i × 单个元素大小，下标就是偏移量

三、数组传参

把数组传给函数是高频操作，但这里有个经典大坑，一定要记牢。

先看一段代码：

#include<stdio.h>voidprintArr(intarr[],intlen);intmain(){intarr[]={1,2,3,4,5};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);printf("main中数组大小：%zu字节\n",sizeof(arr));printArr(arr,len);return0;}voidprintArr(intarr[],intlen){printf("函数中数组大小：%zu字节\n",sizeof(arr));for(inti=0;i<len;i++)printf("%d ",arr[i]);printf("\n");}

64位环境运行结果：

main中数组大小：20字节 函数中数组大小：8字节 1 2 3 4 5

为什么会这样？

数组作为函数参数时，会退化为指针。
函数里的arr只是一个存地址的指针变量，sizeof得到的是指针大小（32位4字节，64位8字节），不是整个数组的大小。

重点

把数组传给函数时，必须同时把数组长度一起传过去，函数内部无法自己算出数组长度。

四、练习

4.1 基础

求数组最大值

题目：给定数组{33, 5, 22, 44, 55}，找出最大值并打印。
思路：先假设第0个元素是最大值，遍历数组挨个比较，遇到更大的就更新。

完整代码：

#include<stdio.h>intmain(){intarr[]={33,5,22,44,55};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);intmax=arr[0];for(inti=1;i<len;i++){if(arr[i]>max)max=arr[i];}printf("最大值：%d\n",max);return0;}

运行结果：

最大值：55

求和、平均数与统计

题目：生成10个1~100的不重复随机数，计算总和、平均数，并统计有多少个数小于平均数。

完整代码：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<time.h>// 判断数字是否已在数组中，存在返回1，不存在返回0intcontains(intarr[],intlen,intnum);intmain(){intarr[10]={0};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);srand(time(NULL));// 生成不重复随机数for(inti=0;i<len;){intnum=rand()%100+1;intflag=contains(arr,len,num)if(!flag){arr[i]=num;i++;}}// 打印数组printf("生成的数组：");for(inti=0;i<len;i++)printf("%d ",arr[i]);printf("\n");// 求和intsum=0;for(inti=0;i<len;i++)sum+=arr[i];// 求平均数doubleavg=(double)sum/len;printf("总和：%d，平均数：%.2f\n",sum,avg);// 统计小于平均数的个数intcount=0;for(inti=0;i<len;i++){if(arr[i]<avg)count++;}printf("小于平均数的数有：%d个\n",count);return0;}intcontains(intarr[],intlen,intnum){for(inti=0;i<len;i++){if(arr[i]==num)return1;}return0;}

运行结果：

生成的数组：42 68 35 1 70 25 79 59 63 65 总和：507，平均数：50.70 小于平均数的数有：4个

4.2 查找算法

顺序查找

适用场景：乱序、有序数组都能用，适合数据量小的情况
思路：从第0个元素开始挨个比对，找到就返回下标，遍历完没找到返回-1。

题目：在数组{1,2,3,4,5}中查找数字4的下标。

完整代码：

#include<stdio.h>intorderSearch(intarr[],intlen,intnum);intmain(){intarr[]={1,2,3,4,5};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);intnum=4;intindex=orderSearch(arr,len,num);printf("目标数字%d的下标：%d\n",num,index);return0;}intorderSearch(intarr[],intlen,intnum){for(inti=0;i<len;i++){if(arr[i]==num)returni;// 找到，返回下标}return-1;// 没找到，返回-1}

运行结果：

目标数字4的下标：3

二分查找

适用场景：必须是有序数组，数据量越大效率越高
核心思路：每次取中间元素和目标比较，每次排除一半的查找范围，效率远高于顺序查找。

题目：在升序数组{7,23,79,81,103,127,131,147}中，查找数字131的下标。

#include<stdio.h>intbinarySearch(intarr[],intlen,intnum);intmain(){intarr[]={7,23,79,81,103,127,131,147};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);intnum=131;intindex=binarySearch(arr,len,num);printf("目标数字%d的下标：%d\n",num,index);return0;}intbinarySearch(intarr[],intlen,intnum){intmin=0;// 左边界intmax=len-1;// 右边界while(min<=max){intmid=(min+max)/2;// 计算中间下标if(num>arr[mid])min=mid+1;// 目标比中间大，去右半边找elseif(num<arr[mid])max=mid-1;// 目标比中间小，去左半边找elsereturnmid;// 找到，返回下标}return-1;// 没找到}

运行结果：

目标数字131的下标：6

补充：也可以用for循环实现相同逻辑，本质都是控制左右边界收缩，while写法更符合二分查找的语义，更常用。
注意：二分查找的前提是数组有序，乱序数组不能直接使用。

4.3 排序算法

排序是数组的经典应用，面试和日常开发都很常见。

冒泡排序

核心思想：相邻元素两两比较，大的往后交换；每一轮结束，当前最大的数会“冒”到末尾。
n个元素只需要排n-1轮，每轮比较次数逐轮减少。

题目：把数组{3,5,2,1,4}按从小到大升序排列。

完整代码：

#include<stdio.h>intmain(){intarr[]={3,5,2,1,4};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);// 外层循环：控制轮数，n个数排n-1轮for(intj=0;j<len-1;j++){// 内层循环：每轮两两比较，末尾已排好的不用再比for(inti=0;i<len-1-j;i++){if(arr[i]>arr[i+1]){inttemp=arr[i];arr[i]=arr[i+1];arr[i+1]=temp;}}}// 打印排序结果for(inti=0;i<len;i++)printf("%d ",arr[i]);return0;}

运行结果：

1 2 3 4 5

选择排序

核心思想：从第0个位置开始，和后面所有元素比较，找到最小的换到当前位置；
下一轮从第1个位置开始重复，直到所有元素排好。相比冒泡排序，交换次数更少。

题目：把数组{3,5,2,1,4}按升序排列。

完整代码：

#include<stdio.h>intmain(){intarr[]={3,5,2,1,4};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);// 外层循环：控制当前要确定的位置for(inti=0;i<len-1;i++){// 内层循环：和后面所有元素比，找最小的for(intj=i+1;j<len;j++){if(arr[i]>arr[j]){inttemp=arr[i];arr[i]=arr[j];arr[j]=temp;}}}for(inti=0;i<len;i++)printf("%d ",arr[i]);return0;}

运行结果：

1 2 3 4 5

4.4 进阶

数组反转

思路：双指针法，一个指头一个指尾，交换元素后头后移、尾前移，直到相遇。
题目：把数组{1,2,3,4,5}反转成{5,4,3,2,1}。

完整代码：

#include<stdio.h>intmain(){intarr[]={1,2,3,4,5};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);inti=0;intj=len-1;while(i<j){inttemp=arr[i];arr[i]=arr[j];arr[j]=temp;i++;j--;}for(inti=0;i<len;i++)printf("%d ",arr[i]);return0;}

运行结果：

5 4 3 2 1

随机打乱（洗牌算法）

思路：遍历每个位置，每次生成一个随机下标，和当前位置交换元素。

完整代码：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<time.h>intmain(){intarr[]={1,2,3,4,5};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);srand((unsignedint)time(NULL));for(inti=0;i<len;i++){intrnd=rand()%len;// 生成随机下标inttemp=arr[i];arr[i]=arr[rnd];arr[rnd]=temp;}for(inti=0;i<len;i++)printf("%d ",arr[i]);return0;}

运行结果示例：

3 1 5 2 4

五、易错

1. 下标越界
   长度为n的数组，下标范围是0~n-1。越界不会直接报错，但会破坏内存数据，导致程序异常。

2. 数组不能整体赋值
   只能在定义时初始化，定义完成后不能用arr = {1,2,3}这种写法赋值。

3. 函数里用sizeof算数组长度
   数组传参会退化为指针，sizeof得到的是指针大小，不是数组总大小。传数组必须同时传长度。

4. 局部数组不初始化是垃圾值
   只有部分初始化时，剩余元素才会自动补0；完全不初始化的局部数组，里面是随机值。

5. 二分查找必须用在有序数组
   乱序数组直接用二分查找会得到错误结果，必须先排序再查找。

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