剑指信奥 | C 语言之兵人来袭！

当变量急剧增长

还记得我们在 C 语言一开始学过的变量吗？

在程序设计中，变量是指一个包含部分已知或未知数值的储存空间，以及相对应的符号名称（变量名）
Wikipedia

看一小段有关变量的代码：

#include <stdio.h>
int main() {
    int i;
    scanf("%d", &i);
    printf("%d", i);
}

这段代码非常的简单，它做了这样三件事：

声明一个变量 i
输入一个值给 i
再次输出 i 的值

我们很容易的定义了一个变量，并对它进行赋值。

比如这个变量表示一本书的页数，那么我们就完成的页数的输入和输出。

但是如果不只有一本书，而是有数学、语文、英语三本书，怎么做呢？

似乎也不难，看下代码：

#include <stdio.h>
int main() {
    int math, chinese, english;
    scanf("%d %d %d", &math, &chinese, &english);
    printf("%d %d %d", math, chinese, english);
}

这也并不难，三本书的页数都做到了输入和输出。

现在，新的问题又来了，不只有几本书了，我们要求输入一整个图书馆的所有书的页数...

图书馆的书有上万本

天呐，不会要定义几万个变量吧！

当然不用了，不然，定义完变量都地老天荒了～

我们来看一个聪明的解决方案 —— 数组。

数组的含义

什么是数组 array？

在计算机科学中，阵列资料结构（英语：array data structure），简称数组（英语：Array）。

数组是由相同类型的元素（element）的集合所组成的资料结构，分配一块连续的内存来存储。
Wikipedia

当我们有大量的数据需要存储时，数组就派上了用场。

数组里通常保存同一类型的许多数据，并可以进行快速的赋值和快速的输出。

数组是一种非常重要的数据结构，学好用好数组对于我们进一步学习算法至关重要。

在计算机科学中，数据结构（英语：data structure）是计算机中存储、组织数据的方式。
Wikipedia

数组也是所有高级计算机语言都具有的一种数据存储方式。

那么，具体到了 C 语言，数组是怎样使用的呢？

数组的使用

我们现在开始学习数组的使用，按照以下的四个方面：

数组的定义
数组的赋值
数组的输出
注意的问题

数组的定义

在 C 语言中，定义数组只需要一行代码：


int main() {
    // 声明一个数组
    int numbers[10];
}

对，就是这样，我们就声明的一个数组。

什么含义呢？

数组 numbers 中存放 10 个 int 类型的数据。

数组存放数据的示意

这 10 个数据在计算机的内存中是连续存放的，其中的每一个数据我们称之为这个数组的元素 element。

每一个数组的元素还有一个序号，我们称之为索引 index，索引是从 0 开始的，numbers[0] 就代表这个数组的一个元素。

数组的赋值

数组中的每一个元素都相当于一个变量，有了元素的概念，数组的赋值就很简单了：


int main() {
    int numbers[10];
    // 为数组元素赋值
    numbers[0] = 123;
}

这样就为数组的一个元素赋值为 123。

数组的输出

当我们为元素赋值以后，就可以输出这个元素的值了：

#include <stdio.h>
int main() {
    int numbers[10];
    numbers[0] = 123;
    // 输出第一个元素的值
    printf("%d", numbers[0]);
}

此外，如果我们需要快速输出一个数组所有元素的值，还可以利用我们学过的循环语句来实现：

#include <stdio.h>
int numbers[10];
int main() {
    // 循环输出数组的每个元素
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
}

非常快的速度，10 个数字就完成了输出。

注意的问题

在使用数组时，我们需要注意一个问题，看下面这个例子：

#include <stdio.h>
int numbers[10];
int main() {
    printf("%d", numbers[10]);
}

这段程序是可以执行的，但是却存在一个不太容易发现的逻辑问题。

注意到数组 numbers 只有 10 个元素，而索引是起始于 0，所以，这个数组的元素只能是 numbers[0] 到 numbers[9]，numbers[10] 已经超出了索引的界限。

这是在数组使用时非常容易产生的一个错误，需要小心避免。

多维的数组

在上面我们讲的数组都是一维数组，就是说，数组的元素排列起来像一条线：

排成一列的兵人

而语言中，还有多维数组的存在，比如常用的二维数组。

如果说一维数组是一条线，那么二维数组就是一个面：

有行有列的二维数组

在 C 语言当中，二维数组的定义是这样的：


int main() {
    // 二维数组的定义
    int matrix[1024][768];
}

可以把二维数组理解为一个关于一维数组的一维数组，是不是有点绕？

关于二维数组的使用，就作为我们今天的课后思考题吧～

日积月累

array 数组
element 元素
index 索引

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