C语言基础16：二维数组、字符数组

二维数组

定义

二维数组本质上是一个行列式的组合，也就是说二维数组由行和列两部分组成。属于多维数组，二维数组数据是通过行列进行解读。

二维数组可被视为一个特殊的一维数组，相当于二维数组又是一个一维数组，只不过它的元素是一维数组。（也就是说数组的元素的类型可以是数组类型）

语法
数据类型 数组名 [行数][列数];//二维数组外层表示行数，内层表示列数

举例：

int arr[3][3] = {{11,22,33},{21,22,23},{31,32,33}};//正确，等价于下面写法
int arr[][3] = {{11,22,33},{21,22,23},{31,32,33}}; //正确广义上称之为柔性数组int arr[3][3] = {{11,12},{21,22,23},{31}};  //正确，等价于下面写法
int arr[3][3] = {{11,12,0},{21,22,23},{31,0,0}};//正确int arr[3][3] = {};//正确，全部为0
int arr[3][3] = {{11}};//正确，未初始化的元素使用0填充int arr[][] = {{11,22,33},{21,22,23},{31,32,33}};//这种写法会编译错误，不能省略
int arr[3][] = {{11,22,33},{21,22,23},{31,32,33}};//这种写法会编译错误，不能省略

注意：在C语言中，二维数组在计算机的存储顺序是按行进行的，即第一维的下标变化慢，第二维的下标变化快。

应用场合

主要应用于数据有行列要求的情况。比如说我们现在要存储班级的学生的成绩。

特殊写法
  • 下标可以是整型表达式，如：a[2-1][2*2-1]
  • 下标可以是已经有值的变量或数组元素，如：a[2*x-1]
  • 数据元素可以出现在表达式中，如：b[1][2] = a[2][3]/2
  • 注意：使用数组元素的下标应在已定义数组的大小范围内：应注意区别定义数组大小和引用数组元素的区别。
初始化

  • 分行给二维数组赋初值

    int arr[3][4] = {{11,12,13,14},{21,22,23,24},{31,32,33,34}};

  • 可将所有数据写在一个花括号内，按照排列顺序对元素赋值

    int arr[3][4] = {11,12,13,14,21,22,23,24,31,32,33,34};

  • 可对部分元素赋初值，其余未赋值部分自动填充 整型默认值-0 | 字符型默认值-\0 | 浮点型默认值-0.0..

    int arr[3][4] = {{11},{21,22},{31}};

  • 若对全部元素赋初值，自定义数组时可以省略第1维数组的长度，第2维数组的长度必须指明。

    int a[][4] = {11,12,13,14,21,22,23,24,31,32,33,34};

  • 在分行赋初值时，也可以省略第1维的长度。

    int arr[][4] = {{11,12,13},{0},{0,10}};
案例

案例1：

  • 需求：二维数组的遍历

  • 代码：

    /*************************************************************************> File Name:    demo01.c> Author:       ZK> Description:二维数组的遍历  > Created Time: 2025年02月17日 星期一 09时15分14秒************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{//创建一个二维数组，必须指定列int arr[][3] = {{11},{21,22},{31,32,33}};//获取二维数组的大小int r_len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//遍历二维数组//外层循环，遍历行元素（行元素是数组类型）for(int row = 0;row < r_len; row++){//内层循环，遍历列元素（列元素是单一类型）int c_len = sizeof(arr[row]) / sizeof(int);//内层循环，遍历列元素(列元素时是单一类型)for(int col = 0; col < c_len; col++){//获取元素printf("%-3d",arr[row][col]);}}printf("\n");return 0;
}

  • 运行结果：

    在这里插入图片描述

案例2：

  • 需求：矩阵的转置（将一个2行3列的数组转换为3行2列的数组）

  • 代码：

    /*************************************************************************> File Name:    demo02.c> Author:       ZK> Description:二维数组的转置> Created Time: 2025年02月17日 星期一 09时39分39秒************************************************************************/#include <stdio.h>//定义行和列
#define ROW 2
#define COL 3int main(int argc,char *argv[])
{//准备2个数组用来存放转置前后的数列int arr_before[ROW][COL] = {{11,12,13},{14,15,16}};int arr_after[COL][ROW] = {0};//计算arr_before的大小int r_len = sizeof(arr_before) / sizeof(arr_before[0]);//遍历for(int i = 0; i < r_len; i++){//计算arr_before中的列数int c_len = sizeof(arr_before[i]) / sizeof(int);for (int j = 0; j < c_len; j++ ){printf("%-4d",arr_before[i][j]);//转置arr_after[j][i] = arr_before[i][j];}printf("\n");}printf("\n");//换行//循环输出arr_afterfor(int i = 0;i < sizeof(arr_after)/sizeof(arr_after[0]); i++){for(int j = 0;j < sizeof(arr_after[i])/sizeof(int);j++){printf("%-4d",arr_after[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

  • 运行结果：

在这里插入图片描述

字符数组

概念

元素类型为char字符型的数组，字符数组往往是用来存储字符串数据的。需要注意的一点是，我们C语言中的字符是字节字符。

字节字符：也就是一个字符占1个字节，在C语言中，我们使用char表示字节。

举例：

char a = 'A';	//正确
char b = '1';	//正确
char c = 65;	//正确。char支持两种赋值形式，一种是字符，一种是赋值，如果是数值表示ASCII码
char d = "A";	//错误，char字符不能使用双引号
char e = '卜';	//错误，中文一个字符超过了一个char

C语言支持字符串常量，不支持字符串变量

语法
char 数组名[容量];
char 数组名[行容量][列容量];

字符数组的语法就是我们前面所学的一维数组和二维数组的语法，只不过数组的数据类型是char而已。

注意：

​ 如果我们的char数组初始化的时候，没有完全初始化值的时候，空出来的地方使用\0进行填充。大家要注意，这里的\0只起到占位的作用，我们是无法通过printf进行输出的。

比如：

char c[8] = {'h','e','l','l','o'};//等价于
char c[8] = {'h','e','l','l','o','\0','\0','\0'};
案例

案例1：

  • 需求：输出一个字符序列（I LOVE YOU!）

  • 代码：

    /*************************************************************************> File Name:    demo03.c> Author:       ZK> Description:字符数组案例 > Created Time: 2025年02月17日 星期一 10时43分10秒************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{//创建一个数组用来存储I LOVE YOU ASCII中32对应空格char arr[10] = {'I',' ','L','O','V','E',' ','Y','O','U'};//使用for遍历数组for(int i = 0;i < sizeof(arr) / sizeof(char);i++){printf("%c",arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

  • 运行结果：

在这里插入图片描述

案例2：

  • 需求：输出一个用字符组成的菱形图案

  • 代码：

    /*************************************************************************
> File Name:demo04.c
> Author:ZK
> Description:
> Created Time: 2025年02月17日 星期一 10时50分33秒
************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{// 准备数据char arr[5][5] = {{' ',' ','*',' ',' '},{' ','*','*','*',' '},{'*','*','*','*','*'},{' ','*','*','*',' '},{' ',' ','*',' ',' '}};// 遍历数组for (int i = 0;i < sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); i++){for (int j = 0; j < sizeof(arr[i])/sizeof(char); j++){printf("%c",arr[i][j]);}printf("\n");}printf("\n");return 0;
}

注意：

①如果定义时，不初始化，元素值不确定

char arr1[2];	//此时属于未初始化，元素的值不确定（随机值），大概率是\0.也有可能是其值。
char arr2[5] = {'a','b','c'};//此时属于不完全初始化，未初始化的元素使用\0进行填充

②如果提供的字符个数大于数组长度，则按照语法错误处理；如果字符个数小于数组长度，后面的元素自动为空字符（\0）

③如果提供的字符个数与数组长度相同，可以省略数组长度，系统会自动确定元素个数，适合字符较多时。

字符串结束标志
说明

  • C语言规定，字符串以字符'\0'作为结束标志。

  • 编译系统对字符串常量自动加一个\0作为结束标志。

  • 程序中往往通过判断\0来检测字符串是否结束。

  • \0的ASCII码是0，不是一个可显示的字符，是“空操作符”，它什么都不做，不会增加有效字符，仅是一个工程判别的标志。

    char c[] = {'h','i'};//字符数组	hi
char c[] = {'h','i','\0'};//字符串	hi
char c[] = "hello";//实际等价于 hello\0// \0(空字符)，ASCII码是0
// 0 , ASCII码是48
// 空格，ASCII码是32
字符数组的多样表示

我们的char数组可以以数组的形式一个个输出每个字符；我们的char数组也可以以字符串的方式整体进行输出所有字符。

案例：

/*************************************************************************
> File Name:demo05.c
> Author:ZK
> Description:
> Created Time: 2025年02月17日 星期一 11时24分19秒
************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{// 字符串的第1种表示：char s1[] = {'h','e','l','l','o',' ','w','o','r','l','d','\0'};// 字符串的第2种表示：char s2[] = {"hello world"};// 字符串常量默认以\0结尾// 字符串的第3种表示：char s3[] = "hello world";// 输出字符串printf("%s\n%s\n%s\n",s1,s2,s3);return 0;
}

注意：

  • 字符串的长度与字符数组的长度不一定相同。
  • 利用字符串常量可以对字符数组进行初始化，但不能用字符串常量对字符数组赋值。
// 正确演示：利用字符串常量给字符数组初始化
char arr1[6] = "hello";// 错误演示：用字符串常量为字符数组赋值
char arr2[6];
arr2 = "hello";
字符串的基础操作

在用格式化说明符%s进行输入输出时，其输入输出项均为数组名、但在输入时，相邻两个字符串之间要用空格分隔，系统将自动在字符串最后加上\0，在输入时，遇到结束符\0作为输出结束标志。

对于字符串操作，我们需要使用到一些系统提供的函数（API操作）。

字符串输入
scanf

语法：

scanf("%s",&数组名);

注意：数组名对应的数组只能是char类型

案例：

/*************************************************************************
> File Name:demo06.c
> Author:ZK
> Description: 字符串输入函数：scanf
> Created Time: 2025年02月17日 星期一 15时26分41秒
************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放人的名字char name[20];printf("请输入您的名字：\n");scanf("%s",name);// scanf第二个参数需要传递变量地址，如果是数组，数组名就代表数组的首地址，因为数组本身是没有空间的，其空间就是元素空间printf("您的姓名是%s\n",name);return 0;
}

注意：采用scanf()进行字符串输入，要求字符串中不能存在空格，否则字符串遇到空格就会结束。

fgets

语法：

fgets(数组名,数组容量,stdin);

功能：
从键盘录入一个字符串常量到字符数组，返回字符数组的地址（首地址，默认返回的地址，一般用12位16进制数表示）

说明：

​ 采用fgets进行字符串输入，可获取所有输入的字符串，包含 \n ，在实际的字符串处理时，我们可能需要处理 \n

案例：

/*************************************************************************
> File Name:demo06.c
> Author:ZK
> Description: 字符串输入函数：fgets
> Created Time: 2025年02月17日 星期一 15时26分41秒
************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放人的名字char name[20];printf("请输入您的名字：\n");// fgets和scanf只能二选一fgets(name,sizeof(name)/sizeof(name[0]),stdin);printf("您的姓名是%s\n",name);return 0;
}

注意：
① 如果输入的字符串不包括 空格 或 换行，可以使用scanf |fgets

​ ② 如果输入的字符串需要包含 空格 或 换行，只能使用fgets

​ ③ 经过对比，我们发现，在字符串输入中，fgets和scanf相比，fgets友好一些

gets 危险的

语法：

gets(数组名);

功能：
从键盘录入一个字符串常量到字符数组，返回字符数组的地址（首地址，默认返回的地址，一般用12位16进制数表示）

说明：

​ 采用gets进行字符串输入，可获取所有输入的字符串，包含 \n ，在实际的字符串处理时，我们可能需要处理 \n

案例：

/*************************************************************************
> File Name:demo06.c
> Author:ZK
> Description: 字符串输入函数：fgets
> Created Time: 2025年02月17日 星期一 15时26分41秒
************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放人的名字char name[20];printf("请输入您的名字：\n");// fgets和scanf只能二选一fgets(name,sizeof(name)/sizeof(name[0]),stdin);printf("您的姓名是%s\n",name);return 0;
}
字符串输出
printf

语法：

printf("%s",数组名);

案例：

/*************************************************************************
> File Name:demo06.c
> Author:ZK
> Description: 字符串输入函数：scanf
> Created Time: 2025年02月17日 星期一 15时26分41秒
************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放人的名字char name[20];printf("请输入您的名字：\n");scanf("%s",name);// scanf第二个参数需要传递变量地址，如果是数组，数组名就代表数组的首地址，因为数组本身是没有空间的，其空间就是元素空间printf("您的姓名是%s\n",name);return 0;
}
fputs

语法：

fputs(const char *s,FILE *stream);

功能：

​ 输出一个字符串

说明：

​ 字符串可以包含转义字符

案例：

/*************************************************************************
> File Name:demo06.c
> Author:ZK
> Description: 字符串输入函数：fputs()
> Created Time: 2025年02月17日 星期一 15时26分41秒
************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放人的名字char name[20];printf("请输入您的名字：\n");// gets、fgets和scanf只能多选一gets(name);// 输出fputs(name,stdout);// 标准的输出return 0;
}
puts

语法：

puts(const char *s);

功能：

​ 输出一个字符串

说明：

​ 字符串可以包含转义字符

案例：

/*************************************************************************
> File Name:demo06.c
> Author:ZK
> Description: 字符串输入函数：fputs()
> Created Time: 2025年02月17日 星期一 15时26分41秒
************************************************************************/#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放人的名字char name[20];printf("请输入您的名字：\n");// gets、fgets和scanf只能多选一gets(name);// 输出puts(name);// 标准的输出return 0;
}
字符串转数值

  • strtol

    long strtol(const char *str, char **endptr, int base);

    将字符串转换为长整型数。

    参数说明：

    • str ：指向要转换的字符串的指针。
    • endptr ：一个指向字符指针的指针。如果提供了这个参数，并且转换成功， *endptr 将被设置为指向第一个未转换字符的指针。如果 endptr 是 NULL ，则不使用它。
    • base ：用于指定转换的基数。它可以是 2 到 36 之间的值，或者是特殊值 0。如果 base是 0，则函数会根据字符串的前缀（如 “0x” 或 “0X” 表示十六进制，“0” 表示八进制，否则默认为十进制）来自动确定基数。

  • strtoul

    unsigned long strtoul(const char *str, char **endptr, int base);

    将字符串转换为无符号长整型数。

  • strtod

    double strtod(const char *str, char **endptr);

    将字符串转换为双精度浮点数。

  • atoi

    int atoi(const char *str);

    将字符串转换为整型数（不推荐使用，建议使用 strtol ）。

  • atol

    long atol(const char *str);

    将字符串转换为长整型数（不推荐使用，建议使用 strtol ）。

  • atof

    double atof(const char *str);

    将字符串转换为双精度浮点数（不推荐使用，建议使用 strtod ）。

案例：

/*************************************************************************
> File Name:demo09.c
> Author:ZK
> Description: 字符串转换数值
> Created Time: 2025年02月17日 星期一 16时20分34秒
************************************************************************/#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc,char *argv[])
{printf("%lo,%ld,%lx\n",strtol("12",NULL,8),strtol("12",NULL,10),strtol("12",NULL,16));printf("%lo,%ld,%lx\n",strtol("012",NULL,0),strtol("12",NULL,10),strtol("0x12",NULL,0));int a = 10;printf("%p,%lx\n",&a,&a);return 0;
}

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