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C 语言基础第9天：一、二维数组

news 2025/7/25 21:41:31

二维数组

定义

二维数组本质上是一个行列式组合，由行和列两部分组成，属于多维数组，通过行和列解读（先行后列）。它也可被视为一个特殊的一维数组，当一个数组中的每一个元素是一维数组时，这个数组就是二维数组。

语法

数据类型数组名 [行容量][列容量]；其中，行容量是外层数组的数组容量，列容量是内层数组的数组容量。

初始化说明

二维数组在初始化的时候，可以省略行数，系统会通过初始化后的数据自动推断行数。
二维数组和一维数组一样，也可以部分初始化，未初始化的元素使用 0。
二维数组在初始化的时候，不能省略列数，否则编译报错。

举例

int arr[3][3] = {{11,12,13},{21,22,23},{31,32,33}}; 正确。
int arr[][3] = {{11,12,13},{21,22,23},{31,32,33}}; 正确，初始化时可省略行容量，推荐这种写法。
int arr[3][3] = {{11,12},{21,22,23},{31}} 正确，未初始化部分补 0，等价于int arr[3][3] = {{11,12,0},{21,22,23},{31,0,0}}。
int arr[3][3] = {0} 正确，所有位置使用 0 补齐，推荐。
int arr[3][3] = {11} 正确，除了 0 行 0 列是 11 外，其他都用 0 补齐。
int arr[][] = {{11,12,13},{21,22,23},{31,32,33}}; 错误，编译报错，不能省略列容量。
int arr[3][] = {{11,12,13},{21,22,23},{31,32,33}}; 错误，编译报错，不能省略列容量。
int arr[][3] = {11,12,13,21,22,23,31,32,33} 正确，{}中不一定要嵌套。
int arr[][3] = {11,12,13,21} 正确，{}中不一定要嵌套。

内存存储

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（行）下标变化慢，第二维（列）下标变化快。例如int arr[3][3] = {{11,12,13},{21,22,23},{31,32,33}}和int arr[3][3] = {11,12,13,21,22,23,31,32,33}在内存中的存储顺序与一维数组int arr[9] = {11,12,13,21,22,23,31,32,33}相同，都是按 11、12、13、21、22、23、31、32、33 的顺序存储。

应用场合

主要应用于对行列有要求的情况，例如：

double scores[35] = {..}; 一维数组初始化，存放 1 个班所有学生的成绩。

double scores[5][40] = {{..}..} 二维数组初始化，存放 5 个班的学生成绩，每个班最多 40 人。

double scores[6][10][40] = {{{..}..}..} 三维数组初始化，存放 6 个校区、每校区最多 10 个班，每班最多 40 人。

特殊写法

下标可以是整型表达式，如a[2-1][2*2-1]等价于a[1][3]。
下标可以是已经有值的变量或者数组元素，如a[2*x-1][b[3][1]]，[]中最终需要的是一个大于 0 的整数。
数组元素可以出现在表达式中，如b[1][2] = a[2][3]/2。

案例

案例 1：二维数组的遍历

分析：二维数组遍历需借助嵌套的 for 循环，外层 for 负责行的遍历，内层 for 负责列的遍历。

取值：数组名 [行容量][列容量]。

赋值：数组名 [行下标][列下标] = 值。
行和列的大小计算：
- 计算行的大小：int row_length = sizeof(数组名) / sizeof(数组名[行下标0]);
- 计算列的大小（每一行的列数相同）：int col_length = sizeof(数组名[行下标0]) / sizeof(数组名[行下标0][列下标0]);
代码：

#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){// 创建一个二维数组int arr[][3] = {{11},{21,22},{31,32,33}};// 获取行和列的大小int row_len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 外层数组大小int col_len = sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]);// 内层数组大小// 遍历数组// 外层循环:遍历行for (int i = 0; i < row_len; i++){// 内层循环:遍历列for (int j = 0; j < col_len; j++){// 输出元素printf("%-4d", arr[i][j]);}printf("\n");}return 0;}

运行结果：11 0 0 21 22 0 31 32 33。

案例 2：矩阵的转置

分析：转置即原本的列变行，行变列。如 2 行 3 列矩阵转置为 3 行 2 列矩阵。
代码：

#include <stdio.h>#define ROW 2#define COL 3int main(int argc,char *argv[]){// 定义循环变量int i,j;// 准备2个数组,用来存放转置前后的数列int arr_before[ROW][COL] = {11,12,13,21,22,23};int arr_after[COL][ROW] = {0};// 计算数组的大小int arr_before_row = sizeof(arr_before) / sizeof(arr_before[0]);int arr_before_col = sizeof(arr_before[0]) / sizeof(arr_before[0][0]);int arr_after_row = sizeof(arr_after) / sizeof(arr_after[0]);int arr_after_col = sizeof(arr_after[0]) / sizeof(arr_after[0][0]);// 循环遍历二维数组printf("\n转置前:\n");for (i = 0; i < arr_before_row; i++){for (j = 0; j < arr_before_col; j++){// 打印转置前的数据printf("%-4d",arr_before[i][j]);// 转置:行变列,列变行arr_after[j][i] = arr_before[i][j];}printf("\n");}printf("\n");printf("转置后:\n");for (i = 0; i < arr_after_row; i++){for (j = 0; j < arr_after_col; j++){printf("%-4d",arr_after[i][j]);}printf("\n");}printf("\n");return 0;}

字符数组

概念

元素类型为char（字符型）的数组叫做字符数组，常用来存储字符串数据。C 语言中的字符是字节字符（1 字符 = 1 字节，1char=8bit）。硬件中存放数据以 bit（位）为单位，系统对内存的操作以 char（字节）为单位，并以 1 个字节为单位对内存进行编号。

实验

char a = 'A' 正确。
char b = '1' 正确，ASCII 码：49。
char c = 1 正确，ASCII 码：1。
char d = '\n' 正确，只要对应的 ASCII 码在 0~127 之间，都属于字符。
char e = "A" 错误，双引号括起来的内容叫做字符串常量。
char f = '冯' 错误，中文字符不在 0~127 这个范围内。

语法

一维数组：char 数组名[数组容量];

二维数组：char 数组名[行容量][列容量];

字符数组的语法与之前所学的一维数组和二维数组语法相同，只是数据类型为char。

注意

如果 char 数组初始化时没有完全初始化值，未初始化部分使用\0（\0对应的 ASCII 值是 0）进行填充。\0无法通过printf等打印输出到控制台。例如：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：输出一个字符序列（I LOVE YOU）

#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){// 创建一个数组,用来存储I LOVE YOU 空格' '也是字符,对应的ASCII为 32char arr[] = {'I',' ','L','O','V','E',32,'Y','O','U'};// 计算数组的大小int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 遍历数组for (int i = 0; i < len; i ++)printf("%c",arr[i]);printf("\n");return 0;}

案例 2：输出用字符*组成的空菱形图案

#include <stdio.h>int main(int argc,char *argv[]){// 创建一个二维数组,存放菱形char arr[5][5] = {{' ', ' ', '*', ' ', ' '},{' ', '*', ' ', '*', ' '},{'*', ' ', ' ', ' ', '*'},{' ', '*', ' ', '*', ' '},{' ', ' ', '*', ' ', ' '}};// 计算行和列的大小int row_len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int col_len = sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]);// 遍历数组for (int i = 0; i < row_len; i++){for (int j = 0; j < col_len; j++)printf("%c",arr[i][j]);printf("\n");}printf("\n");return 0;}

注意事项

如果定义时不初始化，元素值不确定（局部作用域）：

char arr1[2]; 此时，数组中元素的值是随机值。
char arr2[3] = {'a','b','c'}; 此时无未初始化元素。
char arr3[3] = {}; 此时所有的元素使用\0填充。
char arr4[3] = {0}; 此时所有的元素使用\0填充。

如果提供的字符个数大于数组长度，按语法错误处理（会报警告，但能编译通过）；如果字符个数小于数组长度，后面的元素自动补\0：

char arr1[2] = {'h','e','e'}; 编译通过，但会报警告（warning），不建议写，实际存放的是 he。
char arr2[3] = {'a'} 正确写法，部分初始化，未初始化部分补\0。

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的个数，适合字符较多时，如char arr1[] = {'b','u'}; 正确，根据初始化元素，由系统自动计算元素个数。

字符串结束标志

C 语言规定，字符串常量以字符\0作为结束标志。例如 "tom" 实际存储为 {'t','o','m','\0'}，编译系统对字符串常量自动加一个\0作为结束标志，如char *name = "tom"。
程序中往往通过判断\0来检测字符串是否结束，例如while(arr[i] != '\0') {..}。
\0的 ASCII 码是 0，不是可显示输出的字符，是 “空操作符”，仅用作工程判别的标志或在数组中占位。

示例：

char a[] = {'h','i'} 输出：hi。
char a[] = {'h','i','\0'}; 输出：hi。
char c[] = "hello" 输出：hello，实际存储：hello\0，将字符串常量赋值给字符数组。

字符数组的多样表示

char 数组可以以数组形式逐个输出每个字符，也可以以字符串形式整体输出。

#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'};// 字符个数:12// 字符串的第2种表示:char s2[] = {"hello world"};// ""包裹的内容是字符串常量,字符串常量默认末尾有一个\0 字符个数:12// 字符串的第3种表示:char s3[] = "hello world"; // 字符个数:12// 字符串的第1种输出:// 计算字符串所占字节数printf("s1=%lu,s2=%lu,s3=%lu\n", sizeof(s1), sizeof(s2), sizeof(s3)); // s1=12,s2=12,s3=12// 计算数组大小int len = sizeof(s3) / sizeof(s3[0]);// 遍历for (int i = 0; i < len; i++){// 过滤\0if (s1[i] == 0 || s2[i] == '\0' || s3[i] == 0) continue;printf("%c,%c,%c\n", s1[i], s2[i], s3[i]);}printf("\n");// 字符串的第2种输出:printf("%s,%s,%s\n",s1,s2,s3);printf("\n");return 0;}