【分享】C語言初學者入門講座 第九講 陣列(2)


C語言初學者入門講座 第九講 陣列(2)
二維陣列

　　前面介紹的陣列只有一個下標，稱爲一維陣列， 其陣列元素也稱爲單下標變數。在實際問題中有很多量是二維的或多維的， 因此C語言允許構造多維陣列。多維陣列元素有多個下標， 以標識它在陣列中的位置，所以也稱爲多下標變數。 本小節只介紹二維陣列，多維陣列可由二維陣列類推而得到。二維陣列類型說明二維陣列類型說明的一般形式是：

類型說明符 陣列名稱[常量運算式1][常量運算式2]…；

　　其中常量運算式1表示第一維下標的長度，常量運算式2 表示第二維下標的長度。例如：

int a[3][4];

　　說明了一個三行四列的陣列，陣列名稱爲a，其下標變數的類型爲整型。該陣列的下標變數共有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]

　　二維陣列在概念上是二維的，即是說其下標在兩個方向上變化， 下標變數在陣列中的位置也處於一個平面之中， 而不是象一維陣列只是一個向量。但是，實際的硬體記憶體卻是連續編址的， 也就是說記憶體單元是按一維線性排列的。 如何在一維記憶體中存放二維陣列，可有兩種方式：一種是按行排列， 即放完一行之後順次放入第二行。另一種是按列排列， 即放完一列之後再順次放入第二列。在C語言中，二維陣列是按行排列的。 在圖4.1中，按行順次存放，先存放a[0]行，再存放a[1]行，最後存放a[2]行。每行中有四個元素也是依次存放。由於陣列a說明爲

　　int類型，該類型占兩個位元組的記憶體空間，所以每個元素均佔有兩個 位元組(圖中每一格爲一位元組)。

　　二維陣列元素的表示方法

　　二維陣列的元素也稱爲雙下標變數，其表示的形式爲： 陣列名稱[下標][下標] 其中下標應爲整型常量或整型運算式。例如： a[3][4] 表示a陣列三行四列的元素。下標變數和陣列說明在形式中有些相似，但這兩者具有完全不同的含義。 陣列說明的方括號中給出的是某一維的長度，即可取下標的最大值； 而陣列元素中的下標是該元素在陣列中的位置標識。前者只能是常量， 後者可以是常量，變數或運算式。

　　一個學習小組有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

　　可設一個二維陣列a[5][3]存放五個人三門課的成績。再設一個一維陣列v[3]存放所求得各分科平均成績，設變數l爲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 score\n");
for(i=0;i<3;i++){
for(j=0;j<5;j++)
{ scanf("%d",&a[j]);
s=s+a[j];}
v=s/5;
s=0;
}
l=(v[0]+v[1]+v[2])/3;
printf("math:%d\nc languag:%d\ndbase:%d\n",v[0],v[1],v[2]);
printf("total:%d\n",l);
} for(i=0;j<3;i++)
for(j=0;j<5;j++)
{ scanf("%d",&a[j]);
s=s+a[j];}
v=s/5;
s=0;
}
l=(v[0]+v[1]+v[2])/3;

　　程式中首先用了一個雙重迴圈。 在內迴圈中依次讀入某一門課程的各個學生的成績，並把這些成績累加起來， 退出內迴圈後再把該累加成績除以5送入v之中，這就是該門課程的平均成績。外迴圈共迴圈三次，分別求出三門課各自的平均成績並存放在v陣列之中。退出外迴圈之後，把v[0],v[1],v[2]相加除以3即得到各科總平均成績。最後按題意輸出各個成績。

　　二維陣列的初始化

　　二維陣列初始化也是在類型說明時給各下標變數賦以初值。 二維陣列可按行分段賦值，也可按行連續賦值。 例如對陣列a[5][3]：

　　1.按行分段賦值可寫爲static int a[5][3]={ {80,75,92},{61,65,71},{59,63,70},{85,87,90},{76,77,85} };

　　2.按行連續賦值可寫爲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];
v=s/5;
s=0;
}
l=(v[0]+v[1]+v[2])/3;
printf("math:%d\nc languag:%d\ndbase:%d\n",v[0],v[1],v[2]);
printf("total:%d\n",l);
}

　　對於二維陣列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。 賦值後各元素的值爲： 1 0 02 0 03 0 0

static int a [3][3]={{0,1},{0,0,2},{3}};  

　　賦值後的元素值爲 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};  

　　可以寫爲：

static int a[][3]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
　　
　　陣列是一種構造類型的資料。 二維陣列可以看作是由一維陣列的嵌套而構成的。設一維陣列的每個元素都又是一個陣列， 就組成了二維陣列。當然，前提是各元素類型必須相同。根據這樣的分析，一個二維陣列也可以分解爲多個一維陣列。 C語言允許這種分解有二維陣列a[3][4]，可分解爲三個一維陣列，其陣列名稱分別爲a[0],a[1],a[2]。對這三個一維陣列不需另作說明即可使用。這三個一維陣列都有4個元素，例如：一維陣列a[0]的元素爲a[0][0],a[0][1],a[0][2],a[0][3]。必須強調的是，a[0],a[1],a[2]不能當作下標變數使用，它們是陣列名稱，不是一個單純的下標變數。


　　字元陣列

　　用來存放字元量的陣列稱爲字元陣列。 字元陣列類型說明的形式與前面介紹的數值陣列相同。例如： char c[10]; 由於字元型和整型通用，也可以定義爲int c[10]但這時每個陣列元素占2個位元組的記憶體單元。字元陣列也可以是二維或多維陣列，例如： char c[5][10];即爲二維字元陣列。 字元陣列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`};賦值後各元素的值爲： 陣列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，由系統自動賦予0值。 當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陣列的長度自動定爲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[j]);
　　printf("\n");
　}
}

　　本例的二維字元陣列由於在初始化時全部元素都賦以初值， 因此一維下標的長度可以不加以說明。字串在C語言中沒有專門的字串變數， 通常用一個字元陣列來存放一個字串。在2.1.4節介紹字串常量時，已說明字串總是以'\0'作爲串的結束符。因此當把一個字串存入一個陣列時， 也把結束符'\0'存入陣列，並以此作爲該字串是否結束的標誌。 有了'\0'標誌後，就不必再用字元陣列的長度來判斷字串的長度了。

　　C語言允許用字串的方式對陣列作初始化賦值。例如：

static char c[]={'c', ' ','p','r','o','g','r','a','m'}; 可寫爲：
static char c[]={"C program"}; 或去掉{}寫爲：
sratic char c[]="C program";

　　用字串方式賦值比用字元逐個賦值要多占一個位元組， 用於存放字串結束標誌'\0'。上面的陣列c在記憶體中的實際存放情況爲： C program\0`\0'是由C編譯系統自動加上的。由於採用了`\0'標誌，所以在用字串賦初值時一般無須指定陣列的長度， 而由系統自行處理。在採用字串方式後，字元陣列的輸入輸出將變得簡單方便。 除了上述用字串賦初值的辦法外，還可用printf函數和scanf函數一次性輸出輸入一個字元陣列中的字串， 而不必使用迴圈語句逐個地輸入輸出每個字元。

void main()
{
　static char c[]="BASIC\ndBASE";
　printf("%s\n",c);
} printf("%s\n",c);

　　注意在本例的printf函數中，使用的格式字串爲“%s”， 表示輸出的是一個字串。而在輸出表列中給出陣列名稱則可。 不能寫爲：

printf("%s",c[]);
void main()
{
　char st[15];
　printf("input string:\n");
　scanf("%s",st);
　printf("%s\n",st);
} char st[15];  

　　本例中由於定義陣列長度爲15， 因此輸入的字串長度必須小於15，以留出一個位元組用於存放字串結束標誌`\0`。 應該說明的是，對一個字元陣列，如果不作初始化賦值，則必須說明陣列長度。還應該特別注意的是，當用scanf函數輸入字串時，字串中不能含有空格，否則將以空格作爲串的結束符。例如運行例4.8，當輸入的字串中含有空格時，運行情況爲： input string:this is a book this 從輸出結果可以看出空格以後的字元都未能輸出。 爲了避免這種情況， 可多設幾個字元陣列分段存放含空格的串。程式可改寫如下：

　　Lesson

void main()
{
　char st1[6],st2[6],st3[6],st4[6];
　printf("input string:\n");
　scanf("%s%s%s%s",st1,st2,st3,st4);
　printf("%s %s %s %s\n",st1,st2,st3,st4);
}

　　本程式分別設了四個陣列， 輸入的一行字元的空格分段分別裝入四個陣列。然後分別輸出這四個陣列中的字串。在前面介紹過，scanf的各輸入項必須以地址方式出現，如 &a,&b等。但在例4.8中卻是以陣列名稱方式出現的，這是爲什麽呢?這是由於在C語言中規定，陣列名稱就代表了該陣列的首地址。 整個陣列是以首位址開頭的一塊連續的記憶體單元。如有字元陣列char c[10]，在記憶體可表示如圖4.2。設陣列c的首位址爲2000，也就是說c[0]單元地址爲2000。則陣列名稱c就代表這個首地址。因此在c前面不能再加地址運算符&。如寫作scanf("%s",&c);則是錯誤的。 在執行函數printf("%s",c) 時，按陣列名稱c找到首位址，然後逐個輸出陣列中各個字元直到遇到字串終止標誌'\0'爲止。

　　字串常用函數

　　C語言提供了豐富的字串處理函數， 大致可分爲字串的輸入、輸出、合併、修改、比較、轉換、複製、搜索幾類。 使用這些函數可大大減輕編程的負擔。用於輸入輸出的字串函數， 在使用前應包含頭文件"stdio.h" ； 使用其他字串函數則應包含頭文件"string.h"。 下面介紹幾個最常用的字串函數。

　　1.字串輸出函數 puts 格式： puts (字元陣列名稱) 功能：把字元陣列中的字串輸出到顯示器。 即在螢幕上顯示該字串

#include"stdio.h"
main()
{
static char c[]="BASIC\ndBASE";
puts(c);
}
static char c[]="BASIC\ndBASE";
puts(c);

　　從程式中可以看出puts函數中可以使用轉義字元， 因此輸出結果成爲兩行。puts函數完全可以由printf函數取代。 當需要按一定格式輸出時，通常使用printf函數。

　　2.字串輸入函數gets 格式： gets (字元陣列名稱) 功能：從標準輸入設備鍵盤上輸入一個字串。 本函數得到一個函數值，即爲該字元陣列的首位址。

#include"stdio.h"
main()
{
char st[15];
printf("input string:\n");
gets(st);
puts(st);
}

　　可以看出當輸入的字串中含有空格時，輸出仍爲全部字串。說明gets函數並不以空格作爲字串輸入結束的標誌， 而只以回車作爲輸入結束。這是與scanf函數不同的。

　　3.字元串連接函數strcat 格式： strcat (字元陣列名稱1，字元陣列名稱2) 功能：把字元陣列2中的字串連接到字元陣列1 中字串的後面，並刪去字串1後的串標誌“\0”。本函數返回值是字元陣列1的首位址。

#include"string.h"
main()
{
　static char st1[30]="My name is ";
　int st2[10];
　printf("input your name:\n");
　gets(st2);
　strcat(st1,st2);
　puts(st1);
}
static char st1[30]="My name is ";
int st2[10];
printf("input your name:\n");
gets(st2);
strcat(st1,st2);  

　　本程式把初始化賦值的字元陣列與動態賦值的字元串連接起來。 要注意的是，字元陣列1應定義足夠的長度，否則不能全部裝入被連接的字串

　　4.字串拷貝函數strcpy 格式： strcpy (字元陣列名稱1，字元陣列名稱2) 功能：把字元陣列2中的字串拷貝到字元陣列1中。串結束標誌“\0”也一同拷貝。字元數名2， 也可以是一個字串常量。這時相當於把一個字串賦予一個字元陣列。

#include"string.h"
main()
{
　static char st1[15],st2[]="C Language";
　strcpy(st1,st2);
　puts(st1);printf("\n");
}
static char st1[15],st2[]="C Language";
strcpy(st1,st2);

　　本函數要求字元陣列1應有足夠的長度，否則不能全部裝入所拷貝的字串。

　　5.字串比較函數strcmp 格式： strcmp(字元陣列名稱1，字元陣列名稱2) 功能：按照ASCII碼順序比較兩個陣列中的字串，並由函數返回值返回比較結果。

　　字串1＝字串2，返回值＝0；
　　字串2〉字串2，返回值〉0；
　　字串1〈字串2，返回值〈0。
　　本函數也可用於比較兩個字串常量，或比較陣列和字串常量。

#include"string.h"
main()
{
　int k;
　static char st1[15],st2[]="C Language";
　printf("input a string:\n");
　gets(st1);
　k=strcmp(st1,st2);
　if(k==0) printf("st1=st2\n");
　if(k>0) printf("st1>st2\n");
　if(k<0) printf("st1<st2\n");
}
{
　int k;
　static char st1[15],st2[]="C Language";
　printf("input a string:\n");
　gets(st1);
　k=strcmp(st1,st2);
　if(k==0) printf("st1=st2\n");
　if(k>0) printf("st1>st2\n");
　if(k<0) printf("st1<st2\n");
}

　　本程式中把輸入的字串和陣列st2中的串比較，比較結果返回到k中，根據k值再輸出結果提示串。當輸入爲dbase時，由ASCII 碼可知“dBASE”大於“C Language”故k〉0,輸出結果“st1>st2”。

　　6.測字串長度函數strlen 格式： strlen(字元陣列名稱) 功能：測字串的實際長度(不含字串結束標誌‘\0’) 並作爲函數返回值。

#include"string.h"
main()
{
　int k;
　static char st[]="C language";
　k=strlen(st);
　printf("The lenth of the string is %d\n",k);
}


　　程式舉例

　　把一個整數按大小順序插入已排好序的陣列中。 爲了把一個數按大小插入已排好序的陣列中， 應首先確定排序是從大到小還是從小到大進行的。設排序是從大到小進序的， 則可把欲插入的數與陣列中各數逐個比較， 當找到第一個比插入數小的元素i時，該元素之前即爲插入位置。然後從陣列最後一個元素開始到該元素爲止，逐個後移一個單元。最後把插入數賦予元素i即可。如果被插入數比所有的元素值都小則插入最後位置。

main()
{
　int i,j,p,q,s,n,a[11]={127,3,6,28,54,68,87,105,162,18};
　 for(i=0;i<10;i++)
　{
　　p=i;q=a;
　　for(j=i+1;j<10;j++)
　　　if(q<a[j]) {p=j;q=a[j];}
　　　if(p!=i)
　　　{
　　　　s=a;
　　　　a=a[p];
　　　　a[p]=s;
　　　}
　　　printf("%d ",a);
　}
　printf("\ninput number:\n");
　scanf("%d",&n);
　for(i=0;i<10;i++)
　　if(n>a)
　　{
　　　for(s=9;s>=i;s--) a[s+1]=a[s];
　　　break;
　　}
　　a=n;
　　for(i=0;i<=10;i++)
　　　printf("%d ",a);
　　　printf("\n");
　}
　scanf("%d",&n);
　for(i=0;i<10;i++)
　　if(n>a)
　　　{
　　　　for(s=9;s>=i;s--) a[s+1]=a[s];
　　　　break;
　　　}
　a=n;

　　本程式首先對陣列a中的10個數從大到小排序並輸出排序結果。然後輸入要插入的整數n。再用一個for語句把n和陣列元素逐個比較，如果發現有n>a時，則由一個內迴圈把i以下各元素值順次後移一個單元。後移應從後向前進行(從a[9]開始到a爲止)。 後移結束跳出外迴圈。插入點爲i，把n賦予a即可。 如所有的元素均大於被插入數，則並未進行過後移工作。此時i=10，結果是把n賦於a[10]。最後一個迴圈輸出插入數後的陣列各元素值。程式運行時，輸入數47。從結果中可以看出47已插入到54和 28之間。

　　在二維陣列a中選出各行最大的元素組成一個一維陣列b。 a=3 16 87 65 4 32 11 108 10 25 12 37b=(87 108 37) 本題的編程思路是，在陣列A的每一行中尋找最大的元素，找到之後把該值賦予陣列B相應的元素即可。程式如下：

main()
{
　static int a[][4]={3,16,87,65,4,32,11,108,10,25,12,27};
　int b[3],i,j,l;
　for(i=0;i<=2;i++)
　{
　　l=a[0];
　　for(j=1;j<=3;j++)
　　　if(a[j]>l) l=a[j];
　　　　b=l;
　}
　printf("\narray a:\n");
　for(i=0;i<=2;i++)
　{
　　for(j=0;j<=3;j++)
　　　printf("%5d",a[j]);
　　　printf("\n");
　}
　printf("\narray b:\n");
　for(i=0;i<=2;i++)
　　printf("%5d",b);
　　printf("\n");
}
for(i=0;i<=2;i++){
　l=a[0];
　for(j=1;j<=3;j++)
　if(a[j]>l) l=a[j];
　b=l;
}

　　程式中第一個for語句中又嵌套了一個for語句組成了雙重迴圈。外迴圈控制逐行處理，並把每行的第0列元素賦予l。進入內迴圈後，把l與後面各列元素比較，並把比l大者賦予l。內迴圈結束時l 即爲該行最大的元素，然後把l值賦予b。等外迴圈全部完成時，陣列b中已裝入了a各行中的最大值。後面的兩個 for語句分別輸出陣列a和陣列b。

　　輸入五個國家的名稱按字母順序排列輸出。

　　本題編程思路如下：五個國家名應由一個二維字元陣列來處理。然而C語言規定可以把一個二維陣列當成多個一維陣列處理。 因此本題又可以按五個一維陣列處理， 而每一個一維陣列就是一個國家名字串。用字串比較函數比較各一維陣列的大小，並排序， 輸出結果即可。

　　編程如下：

void main()
{
　char st[20],cs[5][20];
　int i,j,p;
　printf("input country's name:\n");
　for(i=0;i<5;i++)
　　gets(cs);
　printf("\n");
　for(i=0;i<5;i++)
　{
　　p=i;strcpy(st,cs);
　　for(j=i+1;j<5;j++)
　　　if(strcmp(cs[j],st)<0) {p=j;strcpy(st,cs[j]);}
　　　if(p!=i)
　　　{
　　　　strcpy(st,cs);
　　　　strcpy(cs,cs[p]);
　　　　strcpy(cs[p],st);
　　　}
　　　puts(cs);}printf("\n");
　}
　for(i=0;i<5;i++)
　{
　　p=i;strcpy(st,cs);
　　for(j=i+1;j<5;j++)
　　if(strcmp(cs[j],st)<0) { p=j;strcpy(st,cs[j]);}
　　if(p!=i)
　　{
　　　strcpy(st,cs);
　　　strcpy(cs,cs[p]);
　　　strcpy(cs[p],st);
　　}
　}
〉  

　　本程式的第一個for語句中，用gets函數輸入五個國家名字串。上面說過C語言允許把一個二維陣列按多個一維陣列處理， 本程式說明cs[5][20]爲二維字元陣列，可分爲五個一維陣列cs[0]，cs[1]，cs[2]，cs[3]，cs[4]。因此在gets函數中使用cs是合法的。 在第二個for語句中又嵌套了一個for語句組成雙重迴圈。 這個雙重迴圈完成按字母順序排序的工作。在外層迴圈中把字元陣列cs中的國名字串拷貝到陣列st中，並把下標i賦予P。 進入內層迴圈後，把st與cs以後的各字串作比較，若有比st小者則把該字串拷貝到st中，並把其下標賦予p。內迴圈完成後如p不等於 i 說明有比cs更小的字串出現，因此交換cs和st的內容。 至此已確定了陣列cs的第i號元素的排序值。然後輸出該字串。在外迴圈全部完成之後即完成全部排序和輸出。

　　本章小結

　　1.陣列是程式設計中最常用的資料結構。陣列可分爲數值陣列(整數組，實數組)，字元陣列以及後面將要介紹的指標陣列，結構陣列等。

　　2.陣列可以是一維的，二維的或多維的。

　　3.陣列類型說明由類型說明符、陣列名稱、陣列長度 (陣列元素個數)三部分組成。陣列元素又稱爲下標變數。 陣列的類型是指下標變數取值的類型。

　　4.對陣列的賦值可以用陣列初始化賦值， 輸入函數動態賦值和賦值語句賦值三種方法實現。 對數值陣列不能用賦值語句整體賦值、輸入或輸出，而必須用迴圈語句逐個對陣列元素進行操作。