引言

在 C 語言的世界里，數組是一種基礎且強大的數據結構。它就像一個整齊排列的盒子，每個盒子都可以存放相同類型的數據。通過合理使用數組，我們能夠高效地處理大量的數據。本文將從數組的基本概念入手，逐步深入探討其在實際編程中的應用。

一維數組

數組的定義

在 C 語言中，定義一維數組的語法如下：

類型說明符 數組名[常量表達式];

這里的類型說明符決定了數組中每個元素的類型，比如int表示整數類型，float 表示浮點類型等。數組名是我們給這個數組起的名字，方便后續引用。而常量表達式則規定了數組的長度，也就是數組中元素的個數。
例如：

int scores[5];

這行代碼定義了一個名為 scores 的整數數組，它可以存儲 5 個整數。需要注意的是，常量表達式必須是一個常量或者常量表達式，不能是變量。

數組的初始化

數組的初始化有多種方式，下面我們來逐一介紹。

完全初始化

當我們知道數組中每個元素的值時，可以進行完全初始化。

int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

在這個例子中，數組 numbers 的 5 個元素分別被初始化為 1、2、3、4、5。

部分初始化

如果只知道數組的部分元素值，其余元素會被自動初始化為 0。

int numbers[5] = {1, 2};

此時，numbers[0] 為 1，numbers[1] 為 2，而 numbers[2]、numbers[3] 和 numbers[4] 都為 0。

省略數組長度

當我們在初始化時提供了所有元素的值，可以省略數組的長度，編譯器會自動根據初始化的值來確定數組的長度。

int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};

這里數組 numbers 的長度被編譯器確定為 5。

數組元素的訪問

數組元素通過下標來訪問，下標從 0 開始。例如，對于前面定義的numbers數組，numbers[0]表示數組的第一個元素，numbers[1]表示第二個元素，以此類推。

#include <stdio.h>int main() {int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};printf("The first element is: %d\n", numbers[0]);printf("The third element is: %d\n", numbers[2]);return 0;
}

在這段代碼中，我們通過下標訪問了數組numbers的第一個和第三個元素，并將它們打印輸出。

多維數組

二維數組的定義

二維數組可以看作是一個矩陣，它的定義語法如下：

類型說明符 數組名[常量表達式1][常量表達式2];

常量表達式 1 表示數組的行數，常量表達式 2 表示數組的列數。
例如：

int matrix[3][4];

這定義了一個 3 行 4 列的二維數組matrix。

二維數組的初始化

二維數組的初始化也有多種方式。

完全初始化

int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}
};

這里，我們將二維數組 matrix 的每個元素都進行了初始化。

部分初始化

int matrix[3][4] = {{1, 2},{5},{9, 10, 11}
};

未初始化的元素會被自動初始化為 0。

省略第一維長度

int matrix[][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}
};

編譯器會根據初始化的值自動確定第一維的長度。

二維數組元素的訪問

二維數組元素通過行下標和列下標來訪問，行下標和列下標都從 0 開始。

#include <stdio.h>int main() {int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};printf("The element at row 1, column 2 is: %d\n", matrix[1][2]);return 0;
}

在這個例子中，我們訪問了二維數組 matrix 中第二行第三列的元素。

遍歷數組元素

遍歷一維數組

for 循環是遍歷一維數組最常用的方法，通過控制循環變量作為數組的下標來依次訪問數組元素。

#include <stdio.h>int main() {int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};int i;// 遍歷數組并打印每個元素for (i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

遍歷二維數組

對于二維數組，通常使用嵌套的 for 循環來遍歷，外層循環控制行，內層循環控制列。

#include <stdio.h>int main() {int arr[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};int i, j;// 外層循環控制行for (i = 0; i < 3; i++) {// 內層循環控制列for (j = 0; j < 4; j++) {printf("%d ", arr[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

數組作為函數參數

數組可以作為函數的參數傳遞，這在處理大量數據時非常有用。

一維數組作為函數參數

當一維數組作為函數參數時，實際上傳遞的是數組的首地址。

#include <stdio.h>// 函數聲明
void printArray(int arr[], int size);int main() {int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};printArray(numbers, 5);return 0;
}// 函數定義
void printArray(int arr[], int size) {for (int i = 0; i < size; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");
}

在這個例子中，函數 printArray 接受一個一維數組和數組的長度作為參數，并將數組中的元素打印輸出。

二維數組作為函數參數

二維數組作為函數參數時，需要指定第二維的長度。

#include <stdio.h>// 函數聲明
void printMatrix(int matrix[][4], int rows);int main() {int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};printMatrix(matrix, 3);return 0;
}// 函數定義
void printMatrix(int matrix[][4], int rows) {for (int i = 0; i < rows; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {printf("%d ", matrix[i][j]);}printf("\n");}
}

這里，函數 printMatrix 接受一個二維數組和數組的行數作為參數，并將二維數組的元素打印輸出。

注意事項

數組越界

在訪問數組時，一定要確保下標在合法范圍內。如果下標超出了數組的長度，會導致未定義行為，可能會引發程序崩潰或產生不可預期的結果。

數組名作為指針

在大多數情況下，數組名會被隱式轉換為指向數組首元素的指針。但在使用sizeof運算符時，數組名表示整個數組。

#include <stdio.h>int main() {int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};printf("The size of the array is: %zu\n", sizeof(numbers));return 0;
}

在這個例子中，sizeof(numbers) 返回的是整個數組的大小，而不是指針的大小。

總結

C 語言數組是一種非常重要的數據結構，它可以幫助我們高效地處理大量相同類型的數據。通過掌握一維數組、多維數組的定義、初始化和訪問，以及數組作為函數參數的使用方法，我們能夠編寫出更加高效、靈活的程序。同時，要注意數組越界等問題，避免程序出現錯誤。希望本文能幫助你更好地理解和使用 C 語言數組。