Mdr-C-Tutorial

主题

数组 ​

1. 数组声明和初始化 ​

1.1 数组声明 ​

数组声明的一般形式是：元素类型 数组名[元素个数]。数组对象在内存中连续存放，元素下标从 0 开始。元素个数 必须是能在编译期确定的常量表达式（变长数组除外），并且不能为负数或零。

c
int a[4];              // 4 个 int 对象
double table[8];       // 8 个 double 对象
char name[32];         // 32 个 char 对象

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

如果在声明点能看到初始化器，也可以省略长度，让编译器按初始化器自动推导：

c
int a[] = {1, 2, 3};   // 长度为 3
char s[] = "mdr";      // 长度为 4，包含 '\0'

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

在项目代码中，声明长度时建议使用具名常量或 enum 常量，而不是裸字面量，这样在需求变更时更容易维护。

1.2 数组初始化 ​

  1. 字符串字面量初始化字符数组：可以把字符串字面量放在花括号里，但更多情况下省略。

    如果数组的大小未知，那么字符串字面量里面的每个字符（包括空终止字符）用来初始化数组的各个元素；如果数组的大小已知，允许数组大小比字符串字面量的大小少 1，此时数组里无空终止字符。

    c
    char arr1[] = "mdr";
char arr2[] = { "mdr" };
// arr1 和 arr2 为 { 'm', 'd', 'r', '\0' }

char arr3[3] = "mdr";
// arr3 为 { 'm', 'd', 'r' }

  2. 花括号环绕的初始化器列表初始化数组

    每个初始化器前面可以带一个形如 [ 下标 ] = 的指派符，指定这个初始化器初始化该数组的第 下标 个元素。如果一个初始化器无指派符，如果它是第一个初始化器则初始化下标为零的元素，否则初始化前一个初始化器初始化的元素的后一个元素。

    如果数组的大小未知，那么初始化器的最大下标会确定数组大小（也就是足够装得下数组里面的元素），同时在初始化过后，数组从不完整类型变成完整类型。

    c
    int arr1[3] = { 1, 2, 3 };
int arr2[]  = { [2] = 5 };          // { 0, 0, 5 }
int arr3[]  = { [2] = 5, 6, 7}      // { 0, 0, 5, 6, 7 }
int arr4[]  = { 1, 2, 3, [2] = 5 }; // { 1, 2, 5 }

    用嵌套初始化器初始化数组的数组：

    c
    int arr[3][2] = { {1, 2}, {3, 4}, {5, 6} };
int arr[3][2] = { {1}, {3, 4}, {[1] = 6} }; // { { 1, 0 }, { 3, 4 }, { 0, 6 } }

    如果嵌套的初始化器外围没有花括号，就会用尽可能多的初始化器依次初始化子数组的各个元素。

    c
    int arr1[3][2] = { 1, {2}, {3, 4} }; // { { 1, 0 }, { 2, 0 }, { 3, 4 } }
int arr2[3][2] = { 1, 2, 3, 4 };     // { { 1, 2 }, { 3, 4 }, { 0, 0 } }

    指派符可以嵌套：

    c
    int arr1[3][2] = { [2][1] = 3 }; // { { 0, 0 }, { 0, 0 }, { 0, 3 } }

浅触动态内存分配 ​

当数组长度需要在运行时决定时，常见做法是使用动态分配并通过指针访问。此时虽然语法上看起来像“数组”，本质上是“指向首元素的指针 + 长度约束”。如果缺少长度信息，边界检查就无法保证。

c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    size_t n = 5;
    int *arr = malloc(n * sizeof *arr);

    if (arr == NULL) {
        return 1;
    }

    for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
        arr[i] = (int)(i * i);
    }

    for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    free(arr);
    return 0;
}

可能的输出（示例）：

bash

<输出与输入或平台相关，请以实际运行为准>

这种写法和静态数组最大的差别是生命周期管理：静态数组由作用域自动管理，动态分配对象需要显式 free。在真实项目中，推荐把“指针 + 长度”封装成结构体接口，避免散落的边界错误。

习题 ​

  1. 10701 [1.3] 输入两个整数 m 和 n（均小于 100），代表矩阵的行数和列数。接着输入两个 m x n 的整数矩阵 A 和 B。计算它们的和矩阵 C = A + B，并输出矩阵 C。

  2. 10702 [M4.4**] 输入 n (n<10000)，通过割圆术计算圆周率精确到小数点后 n 位的值。

  3. 10703 [3.4] 设计程序，模拟“生命游戏”：

    1. 世界由 n∗n 个方格组成，每个方格有两种状态：要么有生命，要么无生命；
    2. 每个方格周围的 8 个方格（边 5 个，角 3 个）称为它的“邻居”；
    3. 在每代演化中，如果某方块有生命且其邻居中的 2 个或 3 个有生命，则该方块在下一代中保持有生命；如果该方块无生命且其邻居中的 3 个有生命，则该方块在下一代中变为有生命；其余情况则保持不变。

    首先输入世界大小 n；再输入 n∗n 个数，作为第 0 代时的每个方格的状态；最后输入 m 作为演化的代数：输出第 m 代的的演化结果。

  4. 给定一个正整数 n，计算并输出 n 的阶乘（n!）的值。

  5. 10705 [2.2] 输入维数 n，再输入两个 n 维向量在某直角坐标系内的坐标，输出它们的夹角。