《C语言》—— 数组详解

数组的基本概念

我们把一组数据的集合称为 数组（Array） ，它所包含的每一个数据叫做 数组元素 （Element），所包含的数据的个数称为 数组长度 （Length），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），所包含数组的里面元素的类型叫做 数组类型 （Type）。

一句话就说清楚了数组的基本概念，就是这么简单，^_。

数组底层结构探析

1int array[5];

内存布局图

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不要看这个图简单，底层就是这样的。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，彼此之间没有一点点缝隙。

这一点很重要,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使用。

有同学估计要说什么叫做指针操作，听龙叔絮叨下。

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

看上面的代码，学过数组都知道arr[3]是取第三个元素的值， 那我就要问你了，怎么取到值的呢？？？

不要慌，龙叔告诉你其实就是指针操作。当我们声明并定义数组 int arr[5] = {1,2,3,4,5} ，此时数组被分配了5个int大小的空间在 栈上 ，并初始化了数组元素。我们都知道数组名代表数组的首元素的首地址，那么很明显就可以得到 arr[3] = arr + 3 。指针的加减操作详情请看龙叔公号，微信搜索 龙跃十二 即可订阅喔。

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数组的运算

 1int a[] = {1,2,3,4};
 2printf("%d\n",sizeof(a));
 3printf("%d\n",sizeof(a+0));
 4printf("%d\n",sizeof(*a));
 5printf("%d\n",sizeof(a+1));
 6printf("%d\n",sizeof(a[1]));
 7printf("%d\n",sizeof(&a));
 8printf("%d\n",sizeof(&a+1));
 9printf("%d\n",sizeof(&a[0]));
10printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
11//字符数组
12char arr[] = {'a','b','c','d','e','f'};
13printf("%d\n", sizeof(arr));
14printf("%d\n", sizeof(arr+0));
15printf("%d\n", sizeof(*arr));
16printf("%d\n", sizeof(arr[1]));
17printf("%d\n", sizeof(&arr));
18printf("%d\n", sizeof(&arr+1));
19printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));
20printf("%d\n", strlen(arr));
21printf("%d\n", strlen(arr+0));
22printf("%d\n", strlen(*arr));
23printf("%d\n", strlen(arr[1]));
24printf("%d\n", strlen(&arr));
25printf("%d\n", strlen(&arr+1));
26printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));
27char *p = "abcdef";printf("%d\n", sizeof(p));
28printf("%d\n", sizeof(p+1));
29printf("%d\n", sizeof(*p));
30printf("%d\n", sizeof(p[0]));
31printf("%d\n", sizeof(&p));
32printf("%d\n", sizeof(&p+1));
33printf("%d\n", sizeof(&p[0]+1));
34printf("%d\n", strlen(p));
35printf("%d\n", strlen(p+1));
36printf("%d\n", strlen(*p));
37printf("%d\n", strlen(p[0]));
38printf("%d\n", strlen(&p));
39printf("%d\n", strlen(&p+1));
40printf("%d\n", strlen(&p[0]+1));
41//二维数组
42int a[3][4] = {0};
43printf("%d\n",sizeof(a));
44printf("%d\n",sizeof(a[0][0]));
45printf("%d\n",sizeof(a[0]));
46printf("%d\n",sizeof(a[0]+1));
47printf("%d\n",sizeof(a+1));
48printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
49printf("%d\n",sizeof(*a));
50printf("%d\n",sizeof(a[3]));

就这几个运算，估计会难倒很多同学的，不信你可以把答案写出来之后在去跑一遍， 全对找我拿红包 。

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sizeof(数组名)，代表整个数组的字节数；&数组名，代表取得整个数组的地址。

数组的一些特性

1. 严格上说数组只有一维数组。n维数组是在一维数组里面存放一个(n-1)维数组，掌握以为数组即可。
2. 数组的长度指的是数组的元素个数不是数组空间长度。sizeof()关键字即可获取数组总的字节数，在除以元素类型的字节数即可得到数组长度。
3. C语言并不会判断数组访问越界，需要程序员判断越界访问。eg: int arr[5] = {1,2,3,4,5}; int b = arr[10]; ，这样访问也是可以拿到元素的，天知道你访问的是谁的数据。
4. 数组底层内存结构是连续的。正是由于数组结构的连续性便诞生了内存的友好性，数组分配内存是整块分配的，堆内存很友好；连续的内存是的访问内存效率高。
5. 数组大小是固定不变的。需要改变大小就需要新开一块大内存的数组，把之前的元素拷贝过来，释放之前的内存。
6. 数据根据下标随机访问的时间复杂度为 O(1)
7. 数据的插入和删除很低效：

• 如果删除数组末尾的数据，最好情况时间复杂度为 O(1)
• 如果删除开头的数据，则最坏情况时间复杂度为 O(n)
• 平均情况时间复杂度也为 O(n)。

数组常见问题

数组长度是一个非常量。

1int b;
2scanf("%d",&b);
3int arr[3*b];

不知道你曾经有没有写过这样的代码，反正我写过。数组的长度和内存是在程序 编译时 就已经确定了的。b的值是在 运行时 才确定的。有两个新名词， 程序编译时&程序运行时 。

数组越界访问

1int arr[5] = {1,2,3,4,5};
2printf("%d\n",arr[-1]);
3printf("%d\n",arr[1]);
4printf("%d\n",arr[4]);
5printf("%d\n",arr[5]);
6printf("%d\n",arr[6]);

肉眼可见的错误，编译器竟然没报错。

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数组相关笔试题目

1. 给你一个数组，求一个k值，使得前k个数的方差 + 后面n-k个数的方差最小 ，时间复杂度可以到O(n)。
2. 给定一个n个整型元素的数组a，其中有一个元素出现次数超过n / 2，求这个元素。
3. 给定一个含有n个元素的数组，找出数组中的两个元素X和Y使得abs（x-y）最小。
4. 在一个二维数组中（每个一维数组的长度相同），每一行都按照从左到右递增的顺序排序，每一列都按照从上到下递增的顺序排序。请完成一个函数，输入这样的一个二维数组和一个整数，判断数组中是否含有该整数。
5. 在一个长度为n的数组里的所有数字都在0到n-1的范围内。 数组中某些数字是重复的，但不知道有几个数字是重复的。也不知道每个数字重复几次。请找出数组中任意一个重复的数字。 例如，如果输入长度为7的数组{2,3,1,0,2,5,3}，那么对应的输出是第一个重复的数字2。
6. 给定一个数组A[0,1,…,n-1],请构建一个数组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：规定B[0] = A[1] * A[2] * … * A[n-1]，B[n-1] = A[0] * A[1] * … * A[n-2];）

利用数组可以出很多笔试题目，当然这些题目很多并不是考验数组本身特性大多是考算法基础的。

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