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C语言一维数组

news 来源：原创 2025/8/19 5:40:21

学习任何数据结构，都可以分为三个主要步骤：
了解基本概念：首先，我们需要理解数据结构的基本概念。以数组为例，首先要知道什么是数组，数组的定义是什么。数组是一种存储固定大小的元素集合的数据结构，它的元素类型是统一的，且通过索引访问。
了解数组的构造和内存分布：接下来，我们要深入了解数组是如何构造的，包括数组的内存分配方式。在内存中，数组通常是连续存储的，每个元素占据相同的空间，能够通过索引直接访问。了解内存的分布有助于理解数组的操作效率，例如随机访问、插入、删除等操作的时间复杂度。
搞清楚特征与应用场景：最后，我们需要清楚数组的特征，什么时候适合使用数组。数组有很多优点，比如支持高效的随机访问，但它的大小是固定的，不支持动态扩展，也不适合频繁的插入和删除操作。因此，在选择数据结构时，我们需要根据具体的应用场景来决定是否使用数组，或者选择其他数据结构。

今天也是基于c语言，分这三步彻底讲明白最简单的数据结构—一维数组。

1、基本概念

1.1、什么是一维数组

一维度数组是数据结构中的一种，它是由相同类型的元素组成的线性集合，可以通过一个索引来访问每个元素。可以理解为一个单一的线性列表。与数学中的向量或列表相似，一维度数组表示的是一个具有固定长度的顺序集合。

1.2 一维度数组的基本概念

1.2.1 一维度数组的基本概念

1.2.1.1 元素类型

一维数组中的所有元素都是相同类型的，通常是基础数据类型（如整数、浮点数、字符等）或对象（如类实例）。每个元素通过一个索引（下标）来访问。

1.2.1.2 索引（下标）：

索引是用于标识数组中元素位置的数字，通常从 0 开始，即第一个元素的索引是 0，第二个元素的索引是 1，以此类推。在大多数编程语言中，数组的索引是零基的（即从 0 开始）。

1.2.1.3 数组的大小

一维数组的大小是固定的，即在创建数组时需要指定它的长度。长度决定了数组能够容纳的元素个数。一旦数组的大小确定，就不能更改（某些语言允许动态大小的数组，但一般依赖于某些内存分配机制）。

1.2.1.4 内存布局

数组的内容在内存中是怎么分布的，就叫做内存布局

2、构造和内存分布

2.1 构造

一维数组是由一组相同类型的数据元素按顺序排列组成的集合。在许多编程语言中，下面就是例子

int arr[5];  // 定义一个大小为5的整型数组
arr[0] = 1;  // 给数组元素赋值
arr[1] = 2;
arr[2] = 3;
arr[3] = 4;
arr[4] = 5;

2.2 内存分布

一维数组的内存分布是线性的，即所有数组元素在内存中是连续存储的，这意味着每个元素的位置是通过一个常量的偏移量来确定的。

C语言中的内存分布：C语言中数组的内存分布是连续的。比如，数组 int arr[5] 存储在内存中的方式如下：

| arr[0] | arr[1] | arr[2] | arr[3] | arr[4] |

每个元素在内存中占据相同的大小（在这里是int类型，每个int通常占用4字节，具体取决于系统）。数组的起始地址是arr的地址，后续元素的地址是通过数组元素大小的偏移量来确定的。
例如，假设 arr 的起始地址为 0x1000，那么：
arr[0] 的地址是 0x1000
arr[1] 的地址是 0x1000 + 4 (假设每个int占4字节)
arr[2] 的地址是 0x1000 + 8
以此类推…

2.3、数组内存管理

**静态数组：**静态数组（如在C语言中通过int arr[5]定义的数组）在栈上分配内存。当数组的大小和元素类型已知时，编译器会在栈上分配一个固定大小的内存区域。

**动态数组：**动态数组（如C语言中的malloc分配的数组，或Java中的new关键字创建的数组）在堆内存中分配内存。动态数组的大小可以在运行时进行调整，内存的分配和释放由程序员或语言的垃圾回收机制负责。

3、数组的操作

包括如何声明、初始化、赋值、访问以及一些常见的操作。

3.1 声明和初始化一维数组

3.1.1 声明一维数组

在C语言中，声明一维数组的基本语法如下：

type array_name[size];

type 是数组元素的数据类型（如 int、char 等）。
array_name 是数组的名字。
size 是数组的大小，表示可以存储多少个元素。

例如，声明一个可以存储5个整数的数组：

int arr[5];

3.1.2 初始化一维数组

可以在声明数组时进行初始化。初始化的方法有几种：

3.1.2.1 按元素赋值

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

3.1.2.2 部分初始化

如果数组的元素数目比提供的初始值多，剩余的元素会自动被赋值为0。例如：

int arr[5] = {1, 2};  // arr = {1, 2, 0, 0, 0}

3.1.2.3 不指定数组大小

如果初始化时已提供了所有元素的值，可以省略大小，由编译器自动推断：

int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 自动推断出大小为5**

3.2 访问一维数组元素

C语言中通过数组下标访问一维数组的元素。数组下标从0开始。例如，arr[0] 表示数组的第一个元素。

3.2.1 访问数组元素

C语言一维数组

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