《C语言》 —— 数组详解

书籍使我变成了一个幸福的人，使我的生活变成轻松而舒适的诗。——高尔基

本文已经收录至我的GitHub,欢迎大家踊跃star 和 issues。
https://github.com/midou-tech/articles

前言

 我本来准备C语言章节就写个指针就ok了，在我看来C语言的精华部分就是指针了。但是有很多同学就开始在群里各种拉扯C语言的其他问题，没办法，我是龙叔嘛，想想还是整理一下，把一些重要的C语言知识点都一一更新了吧。C语言指针的内容请点击 指针（上） 和 指针（下），记得点关注，不迷路

数组的基本概念

 我们把一组数据的集合称为数组（Array），它所包含的每一个数据叫做数组元素（Element），所包含的数据的个数称为数组长度（Length），数组中的每个元素都有一个序号，这个序号从0开始，而不是从我们熟悉的1开始，称为下标（Index），所包含数组的里面元素的类型叫做数组类型（Type）。

 一句话就说清楚了数组的基本概念，就是这么简单，^_^。

数组底层结构探析

int array[5];

内存布局图

 不要看这个图简单，底层就是这样的。数组是一个整体，它的内存是连续的；也就是说，数组元素之间是相互挨着的，彼此之间没有一点点缝隙。

 这一点很重要,连续的内存为指针操作（通过指针来访问数组元素）和内存处理（整块内存的复制、写入等）提供了便利，这使得数组可以作为缓存使用。

 有同学估计要说什么叫做指针操作，听龙叔絮叨下。

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

 看上面的代码，学过数组都知道arr[3]是取第三个元素的值，那我就要问你了，怎么取到值的呢？？？

 不要慌，龙叔告诉你其实就是指针操作。当我们声明并定义数组int arr[5] = {1,2,3,4,5}，此时数组被分配了5个int大小的空间在栈上，并初始化了数组元素。我们都知道数组名代表数组的首元素的首地址，那么很明显就可以得到arr[3] = arr + 3。指针的加减操作详情请看龙叔公号，微信搜索 龙跃十二 即可订阅喔。

数组的运算

int a[] = {1,2,3,4};
printf("%d\n",sizeof(a));
printf("%d\n",sizeof(a+0));
printf("%d\n",sizeof(*a));
printf("%d\n",sizeof(a+1));
printf("%d\n",sizeof(a[1]));
printf("%d\n",sizeof(&a));
printf("%d\n",sizeof(&a+1));
printf("%d\n",sizeof(&a[0]));
printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
//字符数组
char arr[] = {'a','b','c','d','e','f'};
printf("%d\n", sizeof(arr));
printf("%d\n", sizeof(arr+0));
printf("%d\n", sizeof(*arr));
printf("%d\n", sizeof(arr[1]));
printf("%d\n", sizeof(&arr));
printf("%d\n", sizeof(&arr+1));
printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));
printf("%d\n", strlen(arr));
printf("%d\n", strlen(arr+0));
printf("%d\n", strlen(*arr));
printf("%d\n", strlen(arr[1]));
printf("%d\n", strlen(&arr));
printf("%d\n", strlen(&arr+1));
printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));
char *p = "abcdef";printf("%d\n", sizeof(p));
printf("%d\n", sizeof(p+1));
printf("%d\n", sizeof(*p));
printf("%d\n", sizeof(p[0]));
printf("%d\n", sizeof(&p));
printf("%d\n", sizeof(&p+1));
printf("%d\n", sizeof(&p[0]+1));
printf("%d\n", strlen(p));
printf("%d\n", strlen(p+1));
printf("%d\n", strlen(*p));
printf("%d\n", strlen(p[0]));
printf("%d\n", strlen(&p));
printf("%d\n", strlen(&p+1));
printf("%d\n", strlen(&p[0]+1));
//二维数组
int a[3][4] = {0};
printf("%d\n",sizeof(a));
printf("%d\n",sizeof(a[0][0]));
printf("%d\n",sizeof(a[0]));
printf("%d\n",sizeof(a[0]+1));
printf("%d\n",sizeof(a+1));
printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
printf("%d\n",sizeof(*a));
printf("%d\n",sizeof(a[3]));

就这几个运算，估计会难倒很多同学的，不信你可以把答案写出来之后在去跑一遍，全对找我拿红包。

sizeof(数组名)，代表整个数组的字节数；&数组名，代表取得整个数组的地址。

数组的一些特性

1. 严格上说数组只有一维数组。n维数组是在一维数组里面存放一个(n-1)维数组，掌握以为数组即可。
2. 数组的长度指的是数组的元素个数不是数组空间长度。sizeof()关键字即可获取数组总的字节数，在除以元素类型的字节数即可得到数组长度。
3. C语言并不会判断数组访问越界，需要程序员判断越界访问。eg: int arr[5] = {1,2,3,4,5}; int b = arr[10];，这样访问也是可以拿到元素的，天知道你访问的是谁的数据。
4. 数组底层内存结构是连续的。正是由于数组结构的连续性便诞生了内存的友好性，数组分配内存是整块分配的，堆内存很友好；连续的内存是的访问内存效率高。
5. 数组大小是固定不变的。需要改变大小就需要新开一块大内存的数组，把之前的元素拷贝过来，释放之前的内存。
6. 数据根据下标随机访问的时间复杂度为 O(1)
7. 数据的插入和删除很低效：
   • 如果删除数组末尾的数据，最好情况时间复杂度为 O(1)
   • 如果删除开头的数据，则最坏情况时间复杂度为 O(n)
   • 平均情况时间复杂度也为 O(n)。

数组常见问题

数组长度是一个非常量。

int b;
scanf("%d",&b);
int arr[3*b];

 不知道你曾经有没有写过这样的代码，反正我写过。数组的长度和内存是在程序编译时就已经确定了的。b的值是在运行时才确定的。有两个新名词，程序编译时&程序运行时。

数组越界访问

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

肉眼可见的错误，编译器竟然没报错。

数组相关笔试题目

1. 给你一个数组，求一个k值，使得前k个数的方差 + 后面n-k个数的方差最小 ，时间复杂度可以到O(n)。
2. 给定一个n个整型元素的数组a，其中有一个元素出现次数超过n / 2，求这个元素。
3. 给定一个含有n个元素的数组，找出数组中的两个元素X和Y使得abs（x-y）最小。
4. 在一个二维数组中（每个一维数组的长度相同），每一行都按照从左到右递增的顺序排序，每一列都按照从上到下递增的顺序排序。请完成一个函数，输入这样的一个二维数组和一个整数，判断数组中是否含有该整数。
5. 在一个长度为n的数组里的所有数字都在0到n-1的范围内。 数组中某些数字是重复的，但不知道有几个数字是重复的。也不知道每个数字重复几次。请找出数组中任意一个重复的数字。 例如，如果输入长度为7的数组{2,3,1,0,2,5,3}，那么对应的输出是第一个重复的数字2。
6. 给定一个数组A[0,1,...,n-1],请构建一个数组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：规定B[0] = A[1] A[2] ... A[n-1]，B[n-1] = A[0] A[1] ... A[n-2];）

利用数组可以出很多笔试题目，当然这些题目很多并不是考验数组本身特性大多是考算法基础的。本节就到这里了，有什么不清楚的问题欢迎留言喔，也可私信或mail。

<h5 style="color:blue;text-align:center">「转发」是明目张胆的喜欢，「在看」是偷偷摸摸的爱。</h5>

往期精彩回顾：