编辑“︁C 语言数组操作”︁

= C语言数组操作 =

== 介绍 ==  
'''数组'''是C语言中一种重要的数据结构，用于存储相同类型的多个元素。数组操作包括创建、初始化、访问、修改、遍历以及多维数组的处理。掌握数组操作是学习C语言的关键步骤之一，因为数组广泛应用于数据处理、算法实现和内存管理等领域。

数组的特点：
* 元素类型相同
* 内存连续分配
* 通过索引（下标）访问
* 大小固定（静态数组）

== 数组声明与初始化 ==

=== 一维数组 ===
一维数组的声明语法：
<syntaxhighlight lang="c">
数据类型 数组名[数组大小];
</syntaxhighlight>

示例：
<syntaxhighlight lang="c">
int numbers[5]; // 声明一个包含5个整数的数组
</syntaxhighlight>

初始化方式：
<syntaxhighlight lang="c">
// 方式1：声明时初始化
int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

// 方式2：部分初始化（剩余元素自动初始化为0）
int numbers[5] = {1, 2};

// 方式3：自动确定大小
int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 编译器自动计算大小为5
</syntaxhighlight>

=== 多维数组 ===
C语言支持多维数组，最常见的是二维数组（矩阵）。

声明语法：
<syntaxhighlight lang="c">
数据类型 数组名[行数][列数];
</syntaxhighlight>

示例：
<syntaxhighlight lang="c">
int matrix[3][3] = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};
</syntaxhighlight>

== 基本数组操作 ==

=== 访问数组元素 ===
数组元素通过索引访问，索引从0开始。

示例：
<syntaxhighlight lang="c">
int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
printf("%d", numbers[2]); // 输出：30
</syntaxhighlight>

=== 修改数组元素 ===
<syntaxhighlight lang="c">
numbers[1] = 25; // 将第二个元素改为25
</syntaxhighlight>

=== 遍历数组 ===
使用循环结构遍历数组：

<syntaxhighlight lang="c">
for(int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", numbers[i]);
}
// 输出：10 25 30 40 50
</syntaxhighlight>

== 数组与指针的关系 ==
在C语言中，数组名本质上是指向数组第一个元素的指针。

示例：
<syntaxhighlight lang="c">
int numbers[3] = {1, 2, 3};
int *ptr = numbers; // ptr指向数组首元素

printf("%d", *ptr); // 输出：1
printf("%d", *(ptr + 1)); // 输出：2
</syntaxhighlight>

== 常见数组操作函数 ==
虽然C语言没有内置的数组操作函数，但可以自己实现：

=== 数组复制 ===
<syntaxhighlight lang="c">
void arrayCopy(int src[], int dest[], int size) {
    for(int i = 0; i < size; i++) {
        dest[i] = src[i];
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 数组求和 ===
<syntaxhighlight lang="c">
int arraySum(int arr[], int size) {
    int sum = 0;
    for(int i = 0; i < size; i++) {
        sum += arr[i];
    }
    return sum;
}
</syntaxhighlight>

== 数组的内存表示 ==
数组在内存中是连续存储的。例如，一个包含3个整数的数组：

<mermaid>
graph LR
    A[numbers[0]] --> B[numbers[1]] --> C[numbers[2]]
</mermaid>

内存地址计算：
<math>
address\ of\ arr[i] = base\ address + (i \times sizeof(data\ type))
</math>

== 实际应用案例 ==

=== 案例1：成绩统计 ===
计算学生平均成绩：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

int main() {
    float grades[5] = {85.5, 90.0, 78.5, 92.5, 88.0};
    float sum = 0.0;
    
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        sum += grades[i];
    }
    
    printf("平均成绩: %.2f\n", sum / 5);
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

输出：
<pre>
平均成绩: 86.90
</pre>

=== 案例2：矩阵转置 ===
实现3x3矩阵的转置：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

void transpose(int matrix[3][3]) {
    int temp;
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        for(int j = i + 1; j < 3; j++) {
            temp = matrix[i][j];
            matrix[i][j] = matrix[j][i];
            matrix[j][i] = temp;
        }
    }
}

int main() {
    int matrix[3][3] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6},
        {7, 8, 9}
    };
    
    transpose(matrix);
    
    // 打印转置后的矩阵
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        for(int j = 0; j < 3; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

输出：
<pre>
1 4 7 
2 5 8 
3 6 9 
</pre>

== 常见错误与注意事项 ==
1. '''数组越界'''：访问超出数组范围的索引会导致未定义行为
   <syntaxhighlight lang="c">
   int arr[3] = {1, 2, 3};
   printf("%d", arr[3]); // 错误！有效索引是0-2
   </syntaxhighlight>

2. '''数组大小必须为常量'''（在标准C中）
   <syntaxhighlight lang="c">
   int size = 5;
   int arr[size]; // 在C99之前是错误，C99支持变长数组
   </syntaxhighlight>

3. '''数组名不是指针'''（虽然可以转换为指针）
   <syntaxhighlight lang="c">
   int arr[5];
   printf("%zu", sizeof(arr)); // 输出整个数组的大小，不是指针大小
   </syntaxhighlight>

== 高级主题 ==

=== 动态数组 ===
使用指针和内存分配函数创建动态大小的数组：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdlib.h>

int main() {
    int size = 10;
    int *dynamicArray = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    
    if(dynamicArray != NULL) {
        for(int i = 0; i < size; i++) {
            dynamicArray[i] = i * 2;
        }
        
        // 使用数组...
        
        free(dynamicArray); // 释放内存
    }
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

=== 数组作为函数参数 ===
数组作为函数参数时，实际上传递的是指向数组第一个元素的指针：

<syntaxhighlight lang="c">
void printArray(int arr[], int size) {
    for(int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
}

// 调用
int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
printArray(numbers, 5);
</syntaxhighlight>

== 总结 ==
C语言数组是基础而强大的数据结构，理解数组操作对于掌握C语言编程至关重要。从简单的元素访问到复杂的多维数组处理，数组在各种编程场景中都有广泛应用。记住数组的固定大小特性和指针关系，可以避免许多常见错误。随着编程经验的积累，你会发现在更复杂的数据结构和算法中，数组操作仍然是基础中的基础。

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