《C語言》—— 數組

書籍使我變成了一個幸福的人，使我的生活變成輕鬆而舒適的詩。——高爾基

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前言

 我本來準備C語言章節就寫個指針就ok了，在我看來C語言的精華部分就是指針了。但是有很多同學就開始在羣裏各種拉扯C語言的其他問題，沒辦法，我是龍叔嘛，想想還是整理一下，把一些重要的C語言知識點都一一更新了吧。C語言指針的內容請點擊 指針（上） 和 指針（下），記得點關注，不迷路

數組的基本概念

 我們把一組數據的集合稱爲數組（Array），它所包含的每一個數據叫做數組元素（Element），所包含的數據的個數稱爲數組長度（Length），數組中的每個元素都有一個序號，這個序號從0開始，而不是從我們熟悉的1開始，稱爲下標（Index），所包含數組的裏面元素的類型叫做數組類型（Type）。

 一句話就說清楚了數組的基本概念，就是這麼簡單，^_^。

數組底層結構探析

1int array[5];
複製代碼

內存佈局圖

 不要看這個圖簡單，底層就是這樣的。數組是一個整體，它的內存是連續的；也就是說，數組元素之間是相互挨着的，彼此之間沒有一點點縫隙。

 這一點很重要,連續的內存爲指針操作（通過指針來訪問數組元素）和內存處理（整塊內存的複製、寫入等）提供了便利，這使得數組可以作爲緩存使用。

 有同學估計要說什麼叫做指針操作，聽龍叔絮叨下。

1int arr[5] = {1,2,3,4,5};
2printf("%d\n",arr[3]);
複製代碼

 看上面的代碼，學過數組都知道arr[3]是取第三個元素的值，那我就要問你了，怎麼取到值的呢？？？

 不要慌，龍叔告訴你其實就是指針操作。當我們聲明並定義數組int arr[5] = {1,2,3,4,5}，此時數組被分配了5個int大小的空間在棧上，並初始化了數組元素。我們都知道數組名代表數組的首元素的首地址，那麼很明顯就可以得到arr[3] = arr + 3。指針的加減操作詳情請看龍叔公號，微信搜索 龍躍十二 即可訂閱喔。

數組的運算

 1int a[] = {1,2,3,4};
 2printf("%d\n",sizeof(a));
 3printf("%d\n",sizeof(a+0));
 4printf("%d\n",sizeof(*a));
 5printf("%d\n",sizeof(a+1));
 6printf("%d\n",sizeof(a[1]));
 7printf("%d\n",sizeof(&a));
 8printf("%d\n",sizeof(&a+1));
 9printf("%d\n",sizeof(&a[0]));
10printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
11//字符數組
12char arr[] = {'a','b','c','d','e','f'};
13printf("%d\n", sizeof(arr));
14printf("%d\n", sizeof(arr+0));
15printf("%d\n", sizeof(*arr));
16printf("%d\n", sizeof(arr[1]));
17printf("%d\n", sizeof(&arr));
18printf("%d\n", sizeof(&arr+1));
19printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));
20printf("%d\n", strlen(arr));
21printf("%d\n", strlen(arr+0));
22printf("%d\n", strlen(*arr));
23printf("%d\n", strlen(arr[1]));
24printf("%d\n", strlen(&arr));
25printf("%d\n", strlen(&arr+1));
26printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));
27char *p = "abcdef";printf("%d\n", sizeof(p));
28printf("%d\n", sizeof(p+1));
29printf("%d\n", sizeof(*p));
30printf("%d\n", sizeof(p[0]));
31printf("%d\n", sizeof(&p));
32printf("%d\n", sizeof(&p+1));
33printf("%d\n", sizeof(&p[0]+1));
34printf("%d\n", strlen(p));
35printf("%d\n", strlen(p+1));
36printf("%d\n", strlen(*p));
37printf("%d\n", strlen(p[0]));
38printf("%d\n", strlen(&p));
39printf("%d\n", strlen(&p+1));
40printf("%d\n", strlen(&p[0]+1));
41//二維數組
42int a[3][4] = {0};
43printf("%d\n",sizeof(a));
44printf("%d\n",sizeof(a[0][0]));
45printf("%d\n",sizeof(a[0]));
46printf("%d\n",sizeof(a[0]+1));
47printf("%d\n",sizeof(a+1));
48printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
49printf("%d\n",sizeof(*a));
50printf("%d\n",sizeof(a[3]));
複製代碼

就這幾個運算，估計會難倒很多同學的，不信你可以把答案寫出來之後在去跑一遍，全對找我拿紅包。

sizeof(數組名)，代表整個數組的字節數；&數組名，代表取得整個數組的地址。

數組的一些特性

1. 嚴格上說數組只有一維數組。n維數組是在一維數組裏面存放一個(n-1)維數組，掌握以爲數組即可。
2. 數組的長度指的是數組的元素個數不是數組空間長度。sizeof()關鍵字即可獲取數組總的字節數，在除以元素類型的字節數即可得到數組長度。
3. C語言並不會判斷數組訪問越界，需要程序員判斷越界訪問。eg: int arr[5] = {1,2,3,4,5}; int b = arr[10];，這樣訪問也是可以拿到元素的，天知道你訪問的是誰的數據。
4. 數組底層內存結構是連續的。正是由於數組結構的連續性便誕生了內存的友好性，數組分配內存是整塊分配的，堆內存很友好；連續的內存是的訪問內存效率高。
5. 數組大小是固定不變的。需要改變大小就需要新開一塊大內存的數組，把之前的元素拷貝過來，釋放之前的內存。
6. 數據根據下標隨機訪問的時間複雜度爲 O(1)
7. 數據的插入和刪除很低效：

• 如果刪除數組末尾的數據，最好情況時間複雜度爲 O(1)
• 如果刪除開頭的數據，則最壞情況時間複雜度爲 O(n)
• 平均情況時間複雜度也爲 O(n)。

數組常見問題

數組長度是一個非常量。

1int b;
2scanf("%d",&b);
3int arr[3*b];
複製代碼

 不知道你曾經有沒有寫過這樣的代碼，反正我寫過。數組的長度和內存是在程序編譯時就已經確定了的。b的值是在運行時才確定的。有兩個新名詞，程序編譯時&程序運行時。

數組越界訪問

1int arr[5] = {1,2,3,4,5};
2printf("%d\n",arr[-1]);
3printf("%d\n",arr[1]);
4printf("%d\n",arr[4]);
5printf("%d\n",arr[5]);
6printf("%d\n",arr[6]);
複製代碼

肉眼可見的錯誤，編譯器竟然沒報錯。

數組相關筆試題目

1. 給你一個數組，求一個k值，使得前k個數的方差 + 後面n-k個數的方差最小 ，時間複雜度可以到O(n)。
2. 給定一個n個整型元素的數組a，其中有一個元素出現次數超過n / 2，求這個元素。
3. 給定一個含有n個元素的數組，找出數組中的兩個元素X和Y使得abs（x-y）最小。
4. 在一個二維數組中（每個一維數組的長度相同），每一行都按照從左到右遞增的順序排序，每一列都按照從上到下遞增的順序排序。請完成一個函數，輸入這樣的一個二維數組和一個整數，判斷數組中是否含有該整數。
5. 在一個長度爲n的數組裏的所有數字都在0到n-1的範圍內。 數組中某些數字是重複的，但不知道有幾個數字是重複的。也不知道每個數字重複幾次。請找出數組中任意一個重複的數字。 例如，如果輸入長度爲7的數組{2,3,1,0,2,5,3}，那麼對應的輸出是第一個重複的數字2。
6. 給定一個數組A[0,1,…,n-1],請構建一個數組B[0,1,…,n-1],其中B中的元素B[i]=A[0]A[1]…A[i-1]A[i+1]…A[n-1]。不能使用除法。（注意：規定B[0] = A[1] * A[2] * … * A[n-1]，B[n-1] = A[0] * A[1] * … * A[n-2];）

利用數組可以出很多筆試題目，當然這些題目很多並不是考驗數組本身特性大多是考算法基礎的。本節就到這裏了，有什麼不清楚的問題歡迎留言喔，也可私信或mail。

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