《C語言》 —— 數組詳解

書籍使我變成了一個幸福的人，使我的生活變成輕松而舒適的詩。——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群里各種拉扯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為數組（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為數組長度（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，稱為下標（Index），所包含數組的里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，就是這么簡單，^_^。

數組底層結構探析

int array[5];

內存布局圖

 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著的，彼此之間沒有一點點縫隙。

 這一點很重要,連續的內存為指針操作（通過指針來訪問數組元素）和內存處理（整塊內存的復制、寫入等）提供了便利，這使得數組可以作為緩存使用。

 有同學估計要說什么叫做指針操作，聽龍叔絮叨下。

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

 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，怎么取到值的呢？？？

 不要慌，龍叔告訴你其實就是指針操作。當我們聲明并定義數組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，并初始化了數組元素。我們都知道數組名代表數組的首元素的首地址，那么很明顯就可以得到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

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));
//字符數組
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));
//二維數組
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后在去跑一遍，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里面存放一個(n-1)維數組，掌握以為數組即可。
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語言并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。正是由于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復雜度為 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，最好情況時間復雜度為 O(1)
   • 如果刪除開頭的數據，則最壞情況時間復雜度為 O(n)
   • 平均情況時間復雜度也為 O(n)。

數組常見問題

數組長度是一個非常量。

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

 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

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 + 后面n-k個數的方差最小 ，時間復雜度可以到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. 在一個長度為n的數組里的所有數字都在0到n-1的范圍內。 數組中某些數字是重復的，但不知道有幾個數字是重復的。也不知道每個數字重復幾次。請找出數組中任意一個重復的數字。 例如，如果輸入長度為7的數組{2,3,1,0,2,5,3}，那么對應的輸出是第一個重復的數字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，當然這些題目很多并不是考驗數組本身特性大多是考算法基礎的。本節就到這里了，有什么不清楚的問題歡迎留言喔，也可私信或mail。

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