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C语言数组的定义和使用（非常详细）

 
所谓数组（Array），就是一系列数据的集合。这些数据具有相同的类型，并且在内存中挨着存放，彼此之间没有缝隙。换句话说，数组用来存放多份数据，但是它有两个要求：
  • 这些数据的类型必须相同；
  • 这些数据在内存中必须连续存储。

如果没有数组，存储多份数据就需要多个变量名，管理和使用起来都非常麻烦；而有了数组，只需要一个变量名就能搞定。

数组包含的每份数据，都叫做数组的一个元素（Element）；数组包含的数据的个数，叫做数组的长度（Length）。

数组不是C语言的专利，Java、C++、C#、JavaScript、PHP 等其他编程语言也有数组。

数组的定义

在C语言中，定义数组需要遵循特定的语法，一般形式如下： 
dataType arrayName[length];
其中，dataType 是每个元素的类型，比如 int、float、char 等；dataType 是数组的名字，它是一个自定义的标识符，符合标识符的命名规则；方括号[ ]中的 length 是数组的长度，也即数组包含的元素的个数。

来看个简单的例子： 
int nums[4];
这样就定义了一个名为 nums 的数组，它包含 4 个 int 类型的元素。再比如： 
float temperatures[100]; //定义一个可以存储 100 个浮点数的数组
char name[20];           //定义一个可以存储 20 个字符的数组

数组下标

在C语言中，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）。使用数组元素时，指明下标即可，形式为： 
arrayName[index]
arrayName 为数组名称，index 为下标。例如，nums[0] 表示第 1 个元素，nums[3] 表示第 4 个元素。

通过下标，我们可以访问数组元素，也可以给数组元素赋值。例如，给 nums 数组中的所有元素赋值： 
nums[0] = 20;
nums[1] = 345;
nums[2] = 700;
nums[3] = 22;
nums[4] = -59
这里的 0、1、2、3、4 就是数组下标，a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4] 就是数组元素。

然后，再通过下标访问（读取）数组中的元素： 
printf("%d", nums[2]);
输出第 3 个元素的值，结果是 700。

示例1：使用循环结构将数据放入数组中（也就是为数组元素逐个赋值），然后再使用循环结构输出（也就是依次读取数组元素的值），下面我们就来演示一下如何将 1~10 这十个数字放入数组中： 
#include <stdio.h>
int main(){
    int nums[10];
    int i;
  
    //将1~10放入数组中
    for(i=0; i<10; i++){
        nums[i] = (i+1);
    }
  
    //依次输出数组元素
    for(i=0; i<10; i++){
        printf("%d ", nums[i]);
    }
  
    return 0;
}
运行结果： 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

变量 i 既是数组下标，也是循环条件；将数组下标作为循环条件，达到最后一个元素时就结束循环。数组 nums 的最大下标是 9，也就是不能超过 10，所以我们规定循环的条件是 i<10，一旦 i 达到 10 就得结束循环。

示例2：更改上面的代码，让用户输入 10 个数字并放入数组中： 
#include <stdio.h>
int main(){
    int nums[10];
    int i;
  
    //从控制台读取用户输入
    for(i=0; i<10; i++){
        scanf("%d", &nums[i]);  //注意取地址符 &，不要遗忘哦
    }
  
    //依次输出数组元素
    for(i=0; i<10; i++){
        printf("%d ", nums[i]);
    }
  
    return 0;
}
运行结果： 
22 18 928 5 4 82 30 10 666 888↙
22 18 928 5 4 82 30 10 666 888
第 8 行代码中，scanf() 读取数据时需要一个地址（地址用来指明数据的存储位置），而 nums[i] 表示一个具体的数组元素，所以我们要在前边加&来获取地址。

注意：访问数组元素时，下标的取值范围为 0 ≤ index < length，过大或过小都会越界，导致数组溢出，发生不可预测的情况，我们将在《C语言数组的越界和溢出》一节重点讨论，请大家务必要引起注意。

数组的初始化

上面的代码是先定义数组再给数组赋值，我们也可以在定义数组的同时赋值，这叫做初始化。例如： 
int nums[5] = {20, 345, 700, 22, -94};
数组元素的值由{ }包围，各个值之间以,分隔。

对于数组的初始化需要注意以下几点：

1) 可以只给部分元素赋值。当{ }中值的个数少于元素个数时，只给前面部分的元素赋值。例如： 
int a[10]={12, 19, 22 , 993, 344};
表示只给 a[0]~a[4] 这 5 个元素赋值，而后面的 5 个元素自动初始化为 0。

当赋值的元素少于数组总体元素的时候，剩余的元素自动初始化为 0：
  • 对于short、int、long，就是整数 0；
  • 对于char，就是字符 '\0'；
  • 对于float、double，就是小数 0.0。

我们可以通过下面的形式将数组的所有元素初始化为 0： 
int nums[10] = {0};
char str[10] = {0};
float scores[10] = {0.0};
由于剩余的元素会自动初始化为 0，所以只需要给第 1 个元素赋值为 0 即可。

2) 只能给元素逐个赋值，不能给数组整体赋值。例如给 10 个元素全部赋值为 1，只能写作： 
int a[10] = {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
而不能写作： 
int a[10] = 1;

3) 如果给全部元素赋值，那么在定义数组时可以不指明数组长度，编译器会根据元素的个数自动推断出数组长度。例如： 
int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
等价于： 
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

数组内存是连续的

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，彼此之间没有一点缝隙。下图演示了int a[4];在内存中的存储情形：
C语言数组的内存分布

「数组内存是连续的」这一点很重要，所以我使用了一个大标题来强调。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（临时存储数据的一块内存）使用。大家暂时可能不理解这句话是什么意思，等后边学了指针和内存自然就明白了。

综合示例

示例3：将全班同学的成绩保存在数组中，然后计算全班同学的平均成绩。 
#include <stdio.h>

int main() {
    int scores[] = { 85, 92, 78, 95, 88, 60, 100, 92, 88 };
    int sum = 0;
    float average;
    int length = sizeof(scores) / sizeof(scores[0]);

    for (int i = 0; i < length; i++) {
        sum += scores[i];
    }

    average = (float)sum / length;

    printf("平均分数：%.2f\n", average);

    return 0;
}
输出结果： 
平均分数：86.44

在第 4 行代码中，因为在初始化的过程中要给所有元素赋值，所以我们没有手动指明数组的长度，而是留空，让编译器自动推断。

在第 7 行代码中，我们使用 sizeof(scores) / sizeof(scores[0]) 来计算数组长度。sizeof 是C语言中的一个关键字，专门用来获取数据或者类型的长度，也即它们在内存中所占用的字节数。sizeof(scores) 可以获取整个数组的字节数，sizeof(scores[0]) 可以获取一个元素的字节数，它们的商就是数组元素的个数（也即数组长度）。

示例4：把用户输入的数据填充到数组，然后找出数组中的最大值和最小值。 
#include <stdio.h>

#define SIZE 5

int main() {
    int numbers[SIZE];
    int i, max, min;

    printf("请输入 %d 个整数：", SIZE);
    for (i = 0; i < SIZE; i++) {
        scanf("%d", &numbers[i]);
    }

    max = min = numbers[0];

    for (i = 1; i < SIZE; i++) {
        if (numbers[i] > max) {
            max = numbers[i];
        }
        if (numbers[i] < min) {
            min = numbers[i];
        }
    }

    printf("你输入的数组是：");
    for (i = 0; i < SIZE; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n最大值：%d\n最小值：%d\n", max, min);

    return 0;
}

输出结果（假设用户输入：23 45 12 67 9）：

请输入 5 个整数：23 45 12 67 9↙
你输入的数组是：23 45 12 67 9
最大值：67
最小值：9