C 语言基础第 08 天：数组与冒泡排序
一、数组的引入
在程序设计中，当需要保存数据时，若数据量较少，可通过单个变量来实现。例如，保存一个人的年龄，创建一个 int 类型变量即可，如int age = 21；保存一个人的三门课成绩，创建三个 float 类型变量，如float score1, score2, score3。但当需要保存像一个人 15 门课程的成绩这样较多同类型数据时，就需要引入新的知识点 —— 数组。
二、数组的概念
（一）定义
数组是相同类型、有序数据的集合。
（二）特征
数组中的数据称为数组的元素，其实就是数组的每一个匿名的变量空间，且所有元素类型一致，即同构。
数组中的元素存放在连续的内存空间中，例如char player_name[6]是在内存中开辟 6 块连续的基于 char 型的变量空间。
衍生概念下标（索引）：代表了数组中元素距离第 1 个元素（首地址所在的元素）的偏移量。数组的下标从 0 开始，数组的最大下标等于数组的元素个数（数组的大小或容量）。
三、一维数组
（一）定义
语法：数据类型 数组名 [数组容量]；
说明：
数组的数据类型由数组中的元素类型决定，同一个数组中所有元素类型一致。
数组名是标识符，命名规则与变量规则一样，区别是变量用单数，数组用复数，即以字母或者下划线开头，后面只能跟字母、数字、下划线。
数组容量又称常量表达式，其值必须是整数。在 C89 标准中只支持常量和符号常量，不支持变量；C99 标准引入变长数组（VLA）概念，可使用变量，数组在运行时决定大小，但数组创建后大小不会因变量值改变而改变。例如：
#define SIZE 5 // 符号常量，使用宏定义
int length = 5; // 变量
int arr1[5]; // 常量（字面量）正确
int arr2[SIZE]; // 符号常量，正确
int arr3[length];// 变量，C89错误，C99标准下正确（二）数组元素默认值
全局作用域和 static 修饰的变量，元素默认值是 0，其中整型和浮点型默认值为 0，字符型默认值是 '\0'（对应的 ASCII 码为 0）。
局部作用域的元素默认值是随机值，强烈建议初始化。
（三）数组元素的访问
原则：数组中的元素不能一次性访问所有，只能一个一个访问。
语法：
取值：数组名 [下标]；
赋值：数组名 [下标] = 值；
注意：访问时不能下标越界，否则会报下标越界异常。
（四）数组的初始化
说明：定义数组时，用指定的数据给对应的元素赋值。
语法：数据类型 数组名 [数组容量] = {...}；
相关情况：
部分初始化：给数组中的前几个元素初始化，未被初始化的元素系统自动初始化为 0。例如int arr[10] = {11,12,13,14,15}，剩余元素默认为 0。
数组根据初始化的元素自动分配大小：定义数组时未指定数组容量，系统会根据初始化的元素个数决定容量。例如int arr[] = {11,12,13,14,15}等价于int arr[5] ={11,12,13,14,15}。
需求：利用循环给数组元素 a [0]~a [9] 赋值 0~9，并逆序输出。
（五）案例
需求：利用循环给数组元素 a [0]~a [9] 赋值 0~9，并逆序输出。
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放0~9int arr[10];// 计算数组的大小：数组大小 = 数组所有元素的总字节数 / 每一个元素的字节数，需要使用到sizeof运算符int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 通过for循环给数组赋予0~9for (int i = 0; i <= 9; i++) arr[i] = i;// 逆序输出数组中的元素：数组最大下标 = 数组大小 - 1// 使用for循环获取数组每一个元素称之为数组的遍历for (int j = len -1; j >= 0; j--) printf("%4d", arr[j]);printf("\n");return 0;
}需求：求斐波拉契数列，限制在 20 个。
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{// 定义循环变量int i;// 定义一个数组，用来存储20个数列int f[20] = {1,1};// 计算数组的大小int len = sizeof(f) / sizeof(f[0]);// 通过一个for循环完成数列for (i = 2; i < len; i++) f[i] = f[i-1] + f[i-2]; // {1,1,2,3}// 遍历数组for (i = 0; i < len; i++){// 1行显示5个数if (i > 0 && i % 5 == 0) printf("\n");printf("%8d",f[i]);}printf("\n");return 0;
}需求：从键盘输入年、月、日，计算并输出该日是该年第几天。
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{// 首先创建一个数组，用来存放每一个月的天数，因为二月特殊，初始化的时候，默认为平年天数。int t[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};// 从控制台输入年，月，日int year,month,day;printf("请输入年份、月份、天(yyyy-MM-dd):");scanf("%d-%d-%d", &year, &month, &day);// 闰年校验：如果是闰年，就修改数组中二月份对应的天数（平年：28天，闰年：29天）。if (year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0) t[1] = 29;// 定义一个变量，用来记录天数，默认就是我们输入的天数。int sum = day;// 遍历数组，将输入月份之前的每一个月的天数取出来加到记录天数的变量中。for (int i = 0; i < month - 1; i++) sum += t[i];// 将统计后的天数打印输出。printf("%d月%d日是%d年的第%d天!\n", month, day, year, sum);return 0;
}四、排序算法：冒泡排序
（一）排序思想（向前冒泡）
一次只排好一个元素，针对 n 个元素，最差情况需要 n-1 次，最好情况需要 0 次（交换位置）。
每次排序假定第一个元素是最大或者最小的，然后相邻的两个元素依次进行比较，遇到较大或者较小的元素进行交换，访问完数组的最后一个元素，就排好了一个数。
在余下的元素中，再次应用第 2 步操作，直到只剩下 1 个数。
（二）总结
轮数 = 元素个数（数组大小）- 1，可通过外层 for 循环实现轮数遍历。
每一轮比较次数 = 元素个数 - 轮数 - 1，可通过内层 for 循环实现每一轮次数遍历。
交换两个数需引入临时变量 temp，步骤为：int temp = a; a = b; b = temp;
（三）代码示例
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放冒泡排序的数列int arr[10];// 定义循环变量和临时变量、是否升序排序，默认降序int i,j,temp,desc = 1;printf("请输入10个整数:\n");// 计算数组的大小int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 通过控制台依次录入10个数字for (i = 0; i < len; i++) scanf("%d", &arr[i]);// &arr[i]：[]的优先级高于&，[]跟arr结合，获取数组中的某个元素，再跟&结合，对这个元素取地址printf("\n排序前:");for (i = 0; i < len; i++) printf("%-4d", arr[i]);printf("\n");// 冒泡排序// 外层循环：实现排序轮数的遍历：轮数 = 数组大小 - 1for (i = 0; i < len - 1; i++){// 设置一个flag，用来判断数组是否已经有序int flag = 0;// 内层循环：实现每一轮的比较次数：比较次数 = 数组大小 - 本轮轮数 - 1for (j = 0; j < len - i -1; j++){// 相邻的两个数比较后，如果满足交换条件，就要交换位置// 降序排序： if(arr[j] < arr[j+1])// 升序排序：if(arr[j] > arr[j+1])if (desc){// 降序if(arr[j] < arr[j+1]){temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;flag = 1;}}else{// 升序if(arr[j] > arr[j+1]){temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;flag = 1;}}}if(!flag) break;// 如果进行了1轮之后flag还是等于0，则说明排序数列已经有序，后续轮数不再继续}printf("\n排序后:");for(i = 0; i < len; i++) printf("%-4d", arr[i]);printf("\n");return 0;
}衍生排序算法：鸡尾酒排序、摇坠排序、摇床排序、搅拌排序等。