ch03 数组 | Cylon's Collection

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Array ^[1]

数组是由单个元素组成的一组数据类型的变量
数组的元素存储在连续的内存位置
声明数组时应提及数组的大小
数组的计数从0开始
数组为一位数组与多维数组
数组首元素的地址与数组地址相同
数组包含 int, float, char, double 数据类型

Declaration and Initialization

表达式	说明
int my_array1[20];	指定大小，来声明一个有20个元素的int数组
char my_array2[5];	指定大小，来声明一个有5个元素的char数组
int my_array[] = {100, 200, 300, 400, 500}	声明时初始化一个数组（编译器自动求数组元素个数）
int my_array1[5] = {100, 200, 300, 400, 500};	声明时初始化
int my_array2[5] = {100, 200, 300};	声明时初始化（剩余未初始化的元素，默认 0 值）
int my_array2[5] = {0};	声明时初始化（声明一个全0值的数组）
int arr[10]; arr[0] = 5; arr[1] = 6; arr[2] = 7;	声明数组并初始化值（这种方法为初始化部分的默认值为随机数）
char str[] = “zhangsan”	声明一个字符串（字符串是一个char类型数组）

Advantages and Disadvantages

缺点**：大小限制**：声明（定义）后是固定的大小，不能通过运行时改变其大小

优点：

代码优化，可以通过数组更好的对数据进行检索或排序
随机存储，可以将数据存储在不同的位置

muitl-dimensional ^[5]

数组中的数组，又称为多维数组(*** multidimensional arrays***)。包含 2D 3D数组。2D是包含行(rows), 列(columns) 的数组；而3D数组是在2D的基础上，增加了一个维度。包含如下：

第一个维度：大小
第二个维度：二维数组的行
第三个维度：二维数组的列

而更高维度的数组，实际上就是在3D, 4D… 上再增加一个维度。

declare

声明一个多维数组方式如下，声明一个二维数组

float x[3][4];

Initialization

初始化方式	说明	代码
常规初始化		int arr[3][5] = { {2, 3, 54, 56, 7 }, {2, 67, 4, 35, 9}, {1, 4, 16, 3, 78} };
不完全初始化	未被初始化的数值为 0	int arr[3][5] = { {2, 3}, {2, 67, 4, }, {1, 4, 16, 78} };
	初始化一个初值全为0的二维数组	int arr[3][5] = {0};
	系统自动分配行列	int arr[3][5] = {2, 3, 2, 67, 4, 1, 4, 16, 78};
不完全指定行列初始化	二维数组定义必须指定列值	int arr[][] = {1, 3, 4, 6, 7};（==错误示例==）
	二维数组定义可以不指定行值	int arr[][2] = { 1, 3, 4, 6, 7 };

示例：遍历一个二维数组

#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
    int row,colume;
	int arr[][2] = {1, 3, 4, 6, 7, 10};
    row = sizeof(arr)/ sizeof(arr[0]);
    colume =  sizeof(arr[0])/ sizeof(arr[0][0]);
    
    for(int i=0;i<row;i++)
    {
        for(int j=0;j<colume;j++)
        {
            printf("%d ", arr[i][j]);
        } 
        printf("\n");
    }
}

声明和便利一个三维数组

#include <stdio.h>

void main()
{
    int i, j, k;
    int arr[3][3][3]= {
        {
            {11, 12, 13},
            {14, 15, 16},
            {17, 18, 19}
        },
        {
            {21, 22, 23},
            {24, 25, 26},
            {27, 28, 29}
        },
        {
            {31, 32, 33},
            {34, 35, 36},
            {37, 38, 39}
        },
	};
    printf(":::3D Array Elements:::\n");
    for(i=0;i<3;i++)
    {
        for(j=0;j<3;j++)
        {
            for(k=0;k<3;k++)
            {
            printf("%d\t",arr[i][j][k]);
            }
            printf("\n");
        }
        printf("\n");
    }
}

String ^[3]

字符串 (string) 是一组字符 (char)，以 ”\0“ 结尾，抽象来说，C语言中字符串就是数组类型的char

定义，定义一个值为”colour“的字符串。

char message[6] = {'C', 'o', 'l', 'o', 'u', 'r', '\0'};

而 “\0” 可以省略，定义可以如下

char message[]= “Colour”;

C语言初始化字符串的4中方法

表达式	说明
char str[] = “hello world”;	分配不带大小的字符串
char str[50] = “hello world”;	分配具有预定义大小的字符串
char str[14] = { ‘h’,’e’,’l’,’l’,‘o’,’\0’};	按字符分配大小的字符串
char str[] = { ‘h’,’e’,’l’,’l’,‘o’,’\0’};	不带大小的按字符分配大小的字符串

在C语言中，数组和字符串都是二等公民，一旦声明后，不支持赋值运算符

#include<stdio.h>
int main()
{
    char message[6] = {'C', 'o', 'l', 'o', 'u', 'r'};
    message = "aaaaaa";
    printf("sum = %c\n", message);
  
    return 0;
}

上面代码对字符串二次赋值，这种编译器直接报错

1.c: In function 'main':
1.c:6:13: error: assignment to expression with array type
     message = "aaaaaa";

Notes：复制字符串可以使用函数 strcpy()

字符串获取

scanf：
- 存储字符串的空间必须足够大，防止溢出。
- 获取字符串，%s，遇到空格和 \n 终止。
- 使用“正则表达式”可以获取带有空格的字符串，如：scanf("%[^\n]", str);
gets：类似与 scanf ；从stdin中读取字符串保存在变量中，遇到换行符终止（可以获取带有“空格”的字符串）。
- 参数：用来存储字符串的空间地址
- 返回值：返回实际获取到的字符串首地址。
fgets：从指定流读取一行字符串，遇到换行符或到达结尾终止
- *str：存储读取字符串的变量指针。
- n：读取的最大字符
- *stream：输入流的对象指针，如stdin

字符串写入

puts：将一行字符串写入输出流 (stdout)，输出字符串后会自动添加 \n 换行符。
char* str：被打印的字符串
return value：成功返回非0的integer，失败返回 EOF
fputs：将字符串写入指定流，不包含换行符 \n
- const char *str：写入的以NULL字符结尾的字符串
- FILE *stream： FILE 对象的指针，代表要将字符串写入的流
- return value：成功返回非0的integer，失败返回 EOF

Array VS String ^[2]

数据类型不同：数组可以保存 int, float, doubles类型，字符串只能保存char类型
长度不同：数组长度是固定的，字符串长度可变（通过指针）
数据结构不同：数组可以是一维或多维，字符串是一维数组，结束是一个空字符 ”\0"

char * VS char []

char a[10]	char *a
a是一个数组	a是一个指针
sizeof为数组的大小	sizeof为指针类型的大小
存储在内存中的栈段	a的地址被存储在栈中，但是内容被存储在.rodata中
a不可以被修改	a可以被修改
a[0]可以被修改	a[0]不可以被修改，因为内容在.rodata
	char a=“text”; a 存储的 text 内容，只读区内容不能修改 a 代表存储的 .rodata的地址 a=“text1” text1位于内存中其他地方的，将这个地址赋值给a

字符串的拷贝

使用指针运算方式

void copy_string02(char* dest, char* src){
	while (*source != '\0' /* *src != 0 */){
		*dest = *src;
		src++;
		dest++;
	}
}

使用数组方式

void copy_string01(char* dest, char* src ){
	for (int i = 0; src[i] != '\0';i++){
		dest[i] = src[i];
	}
}

使用while循环

void copy_string03(char* dest, char* source){
	// 判断时赋值结尾 0=0也会退出循环
	while (*dest++ = *source++){}
}

字符串的格式化

用于将字符串打印在标准输出的：int printf(const char* str, ...);
用于将字符串格式化打印在缓冲区中的（stdin, stdout, stderr是隐式缓冲资源）：int fprintf(FILE *fptr, const char *str, ...);
用于格式化而不打印的：int sprintf(char *str, const char *string,...);

array sorting

杯子交换

三杯水交换算法 ( The Cup Swapping algorithm)

有两杯装满水的杯子来代表变量的值，如果需要交换两杯水到对方，就如同交换两个变量的值，此时需要第三个杯子来交换液体，就像第三个变量用作临时存储变量的值一样。

例如，数组的倒序可以使用该方法，也是其他算法中的基础。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	int arr[] = {22,321,56,1,66,23,9,10}; 
    // 数组的长度
	int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    // 临时变量 
	int tmp;		 

	// 交换 数组元素，做逆序
    for (int i=0;i<len;i++)
	{
        if (i > len/2) {
            break;
        }
		tmp = arr[i]; // 第三杯水
		arr[i] = arr[len-i-1];
		arr[len-i-1] = tmp;
	}
}

冒泡 ^[4]

冒泡排序 (bubble sort) 是最简单的排序算法，其核心是==如果两个相邻元素的位置排序不对，就交换相邻的元素==，例如： arr[] = {5, 1, 4, 2, 8} ，从前两个元素开始比较检查哪个更大

第一轮（迭代）：
- ( 5 1 4 2 8 ) -> ( 1 5 4 2 8 )，比较前两个元素 5 > 1 交换两个位置。
- ( 1 5 4 2 8 ) –> ( 1 4 5 2 8 )，5 > 4 交换两个位置
- ( 1 4 5 2 8 ) –> ( 1 4 2 5 8 )，5 > 2 交换两个位置
- ( 1 4 2 5 8 ) -> ( 1 4 2 5 8 )，(8 > 5)，不会交换，至此最后一位排序正确
第二轮
- ( 1 4 2 5 8 ) -> ( 1 4 2 5 8 )
- ( 1 4 2 5 8 ) –> ( 1 2 4 5 8 )，4 > 2 交换两个位置
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 )
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 )
第三轮（没法发生交换）
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 )
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 )
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 )
- ( 1 2 4 5 8 ) -> ( 1 2 4 5 8 )

算法实现

#include <stdio.h>

// 三杯水交换
void swap(int* x, int* y)
{
    int temp = *x;
    *x = *y;
    *y = temp;
}
 
// 冒泡实现
void bubbleSort(int arr[], int n)
{
    int i, j;
    for (i = 0; i < n - 1; i++)
 
        // Last i elements are already in place
        for (j = 0; j < n - i - 1; j++)
            if (arr[j] > arr[j + 1])
                swap(&arr[j], &arr[j + 1]);
}
 
// 打印数组
void printArray(int arr[], int size)
{
    int i;
    for (i = 0; i < size; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    printf("\n");
}

int main()
{
    int arr[] = { 64, 34, 25, 12, 22, 11, 90 };
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    bubbleSort(arr, n);
    printf("Sorted array: \n");
    printArray(arr, n);
    return 0;
}

输出结果为

Sorted array: 
11 12 22 25 34 64 90

Reference

^[1] Arrays in c

^[2] difference between array and string

^[3] string in c

^[4] bubble sort with c

^[5] 3d array in c

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链接：https://www.oomkill.com/2022/09/ch03-array/

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Array [1]¶

Declaration and Initialization¶

Advantages and Disadvantages¶

muitl-dimensional [5]¶

declare¶

Initialization¶

String [3]¶

字符串获取¶

字符串写入¶

Array VS String [2]¶

char * VS char []¶

字符串的拷贝¶

字符串的格式化¶

array sorting¶

杯子交换¶

冒泡 [4]¶

Reference¶

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