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一、数组

1. 数组的概念

数组是一种用于保存数据的数据结构。在 C 语言中，数组的元素在内存中连续存放。

数组的长度在定义时确定，定义后不能直接改变。

2. 数组的定义与初始化

（1）定义数组

数据类型 数组名[数组长度];

例如：

intarr[5];

表示定义了一个名为arr的数组，可以存储 5 个int类型的数据。

（2）定义数组并初始化

intarr[5]={1,2,3,4,5};

也可以省略数组长度：

intarr[]={1,2,3,4,5};

此时，编译器会根据初始化列表确定数组长度。

（3）数组初始化的注意事项

intarr[5]={0};

可以将数组中的所有元素初始化为0。

如果写成：

intarr[5]={1};

则数组元素为：

1 0 0 0 0

这是因为使用初始化列表时，未指定初始值的元素会被初始化为对应类型的零值。

如果希望数组中的所有元素都初始化为1，可以使用循环：

intarr[5];for(inti=0;i<5;i++){arr[i]=1;}

注意：C 语言中，未初始化的局部数组元素没有确定的初始值，不能直接当作0使用。

3. 数组下标

数组下标从0开始。

如果数组长度为len，则下标范围为：

0 到 len - 1

注意：C 语言数组越界时不一定报错。

4. 数组的存储与读取

（1）存储数据

数组名[下标] = 数据;
例如：

arr[0]=10;

表示将10存入数组arr的第一个元素。

（2）读取数据

数据类型 变量名=数组名[下标];

例如：

intx=arr[0];

表示读取arr[0]中的数据，并将其赋值给变量x。

注意：[]只能写在数组名后面。

5. 数组遍历

数组遍历是指依次访问数组中的每个元素。

由于存储和读取数组元素通常是重复操作，因此一般使用循环完成。

例如：

intarr[5]={1,2,3,4,5};for(inti=0;i<5;i++){printf("%d ",arr[i]);}

输出：

1 2 3 4 5

6. 计算数组长度

sizeof用于计算对象占用的内存大小，单位是字节。

例如：

intarr[5]={0};intsize=sizeof(arr);intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);printf("size = %d\n",size);printf("len = %d\n",len);

其中：

• sizeof(arr)：计算整个数组占用的字节数。
• sizeof(arr[0])：计算数组第一个元素占用的字节数。
• sizeof(arr) / sizeof(arr[0])：计算数组元素的数量。

假设int占用 4 个字节，则输出为：

size = 20 len = 5

二、数组排序

排序是指按照一定的规则重新排列数组中的元素。

本次涉及三种排序算法：冒泡排序、选择排序和插入排序。

1. 冒泡排序

（1）基本思想

冒泡排序通过比较相邻的两个元素，根据大小关系决定是否交换位置。

以从小到大排序为例：

1. 比较相邻的两个元素。
2. 如果前一个元素大于后一个元素，就交换它们的位置。
3. 不断比较后续的相邻元素。
4. 一轮结束后，未排序部分中最大的元素会移动到末尾。
5. 重复以上过程，直到排序完成。

（2）代码实现

for(intj=0;j<len-1;j++){for(inti=0;i<len-1-j;i++){if(arr[i]>arr[i+1]){inttemp=arr[i];arr[i]=arr[i+1];arr[i+1]=temp;}}}

（3）代码分析

外层循环：

for(intj=0;j<len-1;j++)

控制排序的轮数。

内层循环：

for(inti=0;i<len-1-j;i++)

负责比较相邻元素。每完成一轮，末尾就会多一个已经排好序的元素，因此下一轮可以减少一次比较。

（4）交换两个元素

inttemp=arr[i];arr[i]=arr[i+1];arr[i+1]=temp;

2. 选择排序

（1）基本思想

选择排序每一轮都在未排序区间中寻找最小值，记录它的下标，然后将它交换到未排序区间的最前面。

例如：

原数组：5 2 8 1 4 第一轮：1 2 8 5 4

第一轮找到最小值1，将它与第一个元素5交换。

之后继续对剩余的未排序区间进行相同操作，最终完成排序。

（2）代码实现

for(inti=0;i<len-1;i++){intminIndex=i;for(intj=i+1;j<len;j++){if(arr[j]<arr[minIndex]){minIndex=j;}}if(minIndex!=i){inttemp=arr[i];arr[i]=arr[minIndex];arr[minIndex]=temp;}}

（3）代码分析

• i：当前未排序区间的起始位置。
• minIndex：记录当前找到的最小元素的下标。
• j：遍历未排序区间，寻找最小值。
• 内层循环结束后，将最小元素交换到当前区间的最前面。

注意：minIndex保存的是元素的下标，而不是元素的值。

3. 插入排序

（1）基本思想

插入排序将数组分为已排序部分和未排序部分。

每次取出未排序部分的第一个元素，将已排序部分中比它大的元素向后移动，再将这个元素插入正确的位置。

（2）代码实现

for(inti=1;i<len;i++){intkey=arr[i];intj=i-1;while(j>=0&&arr[j]>key){arr[j+1]=arr[j];j--;}arr[j+1]=key;}

（3）代码分析

intkey=arr[i];

保存当前需要插入的元素。

intj=i-1;

从当前元素前面的位置开始比较。

while(j>=0&&arr[j]>key)

当下标没有越界，并且当前元素大于key时，继续循环。

arr[j+1]=arr[j];j--;

将较大的元素向右移动一格，为key腾出位置。

arr[j+1]=key;

将key放到正确的位置。

注意：j >= 0用于保证访问的下标不越界；&&具有短路求值特性，当j >= 0不成立时，不会继续计算右侧条件。

三、完整代码：输入、冒泡排序与输出

#include<stdio.h>// 冒泡排序voidbubbleSort(intarr[],intlen){for(intj=0;j<len-1;j++){for(inti=0;i<len-1-j;i++){if(arr[i]>arr[i+1]){inttemp=arr[i];arr[i]=arr[i+1];arr[i+1]=temp;}}}}// 选择排序voidselectSort(intarr[],intlen){for(inti=0;i<len-1;i++){intminIndex=i;// 记录最小值下标for(intj=i+1;j<len;j++){if(arr[j]<arr[minIndex]){minIndex=j;}}//交换最小值和当前i位置元素inttemp=arr[i];arr[i]=arr[minIndex];arr[minIndex]=temp;}}// 插入排序voidinsertSort(intarr[],intlen){for(inti=1;i<len;i++){intkey=arr[i];intj=i-1;while(j>=0&&arr[j]>key){arr[j+1]=arr[j];j--;}arr[j+1]=key;}}// 打印数组voidprintArray(intarr[],intlen){for(inti=0;i<len;i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n");}intmain(){intarr[5]={0};intlen=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);printf("请输入5个整数：\n");for(inti=0;i<len;i++){scanf("%d",&arr[i]);}// 拷贝数组，保证每种排序使用原始数据intarr1[5],arr2[5],arr3[5];for(inti=0;i<5;i++){arr1[i]=arr[i];arr2[i]=arr[i];arr3[i]=arr[i];}printf("冒泡排序结果：");bubbleSort(arr1,len);printArray(arr1,len);printf("选择排序结果：");selectSort(arr2,len);printArray(arr2,len);printf("插入排序结果：");insertSort(arr3,len);printArray(arr3,len);return0;}

四、重点总结

数组

• 数组用于保存多个相同类型的数据。
• 数组元素在内存中连续存放。
• sizeof(arr) / sizeof(arr[0])用于计算数组长度。
• C 语言不会自动保证数组越界时一定报错。

排序算法

• 冒泡排序：比较相邻元素，必要时交换。
• 选择排序：寻找未排序区间中的最小值，再交换到前面。
• 插入排序：将当前元素插入前面已排序部分的正确位置。