C 语言一维数组

C语言一维数组

一维数组是C语言中最基础的数据结构之一，它允许程序员在单个变量名下存储多个相同类型的元素，并通过索引访问这些元素。数组在内存中是连续存储的，这使得它们的访问效率非常高。理解一维数组是掌握更复杂数据结构（如多维数组、链表等）的重要基础。

定义与声明

在C语言中，一维数组的声明语法如下：

数据类型 数组名[数组大小];

其中：

• 数据类型：数组中元素的类型，如int、float、char等。
• 数组名：数组的标识符，遵循变量命名规则。
• 数组大小：一个整数常量，表示数组可以存储的元素数量。

例如，声明一个包含5个整数的数组：

int numbers[5];

初始化

数组可以在声明时初始化，也可以在后续代码中逐个赋值。

声明时初始化

int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 完全初始化
int partial[5] = {1, 2}; // 部分初始化，剩余元素自动初始化为0
int autoSize[] = {1, 2, 3}; // 自动推断数组大小为3

运行时赋值

int numbers[5];
numbers[0] = 10;
numbers[1] = 20;
// 其他元素未初始化，值为未定义（可能是垃圾值）

访问数组元素

数组元素通过索引访问，索引从0开始，到数组大小-1结束。例如：

int numbers[3] = {10, 20, 30};
printf("%d", numbers[1]); // 输出: 20

内存布局

一维数组在内存中是连续存储的。例如，int arr[3] = {10, 20, 30};的内存布局如下：

graph LR A[arr[0]: 10] --> B[arr[1]: 20] --> C[arr[2]: 30]

实际案例

案例1：计算数组元素的和

#include <stdio.h>

int main() {
    int numbers[] = {5, 10, 15, 20, 25};
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        sum += numbers[i];
    }
    printf("Sum: %d\n", sum); // 输出: Sum: 75
    return 0;
}

案例2：查找数组中的最大值

#include <stdio.h>

int main() {
    int numbers[] = {12, 45, 67, 23, 9};
    int max = numbers[0];
    for (int i = 1; i < 5; i++) {
        if (numbers[i] > max) {
            max = numbers[i];
        }
    }
    printf("Max: %d\n", max); // 输出: Max: 67
    return 0;
}

常见错误与注意事项

1. 越界访问：访问超出数组范围的索引会导致未定义行为。

   int arr[3] = {1, 2, 3};
   printf("%d", arr[5]); // 错误：越界访问

2. 未初始化数组：如果数组未初始化，其元素的值是未定义的（可能是垃圾值）。

   int arr[3];
   printf("%d", arr[0]); // 值未定义

3. 数组大小必须为常量：在标准C中，数组大小必须是编译时常量。

   int size = 5;
   int arr[size]; // 错误（除非使用C99的变长数组）

数学表示

一维数组可以表示为： $A=[a_0,a_1,a_2,\dots ,a_{n-1}]$ 其中$a_i$表示第$i$个元素，$n$为数组大小。

总结

一维数组是C语言中存储同类型数据的有效方式。通过索引可以快速访问元素，而其连续内存布局也使得操作高效。掌握一维数组是学习更高级数据结构的基础。