C语言数组和字符串笔记

1. 数组及其相关概念

1.1 为什么需要使用数组？

数组是一个有序的、类型相同的数据集合。这些数据被称为数组的元素。每个数组都有一个名字，数组名代表数组的起始地址。数组的元素通过索引或下标访问，索引从0开始。

1.2 数组的定义

在使用数组之前，必须先定义数组。数组的定义包括以下几个部分：

• 存储类型（如 int, char 等）
• 数据类型（数组元素的类型）
• 数组名（数组的标识符）
• 数组大小（数组元素的个数）

数组定义语法：

存储类型 数据类型 数组名[数组长度];

例如：

int player[11];

数组的规范：

• 数组的元素必须具有相同的数据类型。
• 数组的元素可以通过下标访问，下标是从0开始的。
• 数组的下标可以使用整型表达式，如 array[3+2]。

2. 数组的存储方式

2.1 一维数组的存放方式

在内存中，一维数组的元素是连续存放的，每个元素占用的字节数与数据类型的字节数相同。

例如，定义一个浮点型数组 float mark[100];，每个元素占用4个字节。数组的存储形式如下：

text 低地址         高地址
mark[0]  mark[1]  mark[2] ... mark[99]

2.2 数组初始化

• 数组初始化是在定义时给数组的元素赋初值。
• 可以给部分元素赋值，未赋值的元素将自动初始化为0。

初始化语法：

类型 数组名[常量表达式] = {值1, 值2, ..., 值n};

示例：

int ary[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

2.3 初始化的规则

• 如果初始化数据个数少于数组长度，未初始化的元素会被自动赋值为0。
• 如果初始化数据个数多于数组长度，编译器会报错。
• 数组长度可以隐式指定。

示例：

int ary1[] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 数组长度自动为5

3. 二维数组

3.1 二维数组的定义

二维数组可以看作是由多个一维数组组成的数组，通常表示一个矩阵或表格。二维数组的声明如下：

数据类型 数组名[行数][列数];

示例：

int temp[4][3];  // 定义一个 4 行 3 列的二维数组

3.2 二维数组初始化

可以使用不同的方式初始化二维数组：

示例：

int a[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}};

3.3 二维数组的访问

二维数组的元素可以通过行和列的下标访问。例如，访问 a[1][2] 就是访问二维数组中第二行第三列的元素。

3.4 矩阵转置示例

#include <stdio.h>
#define MAX_ROW 2
#define MAX_COL 3void main() {int a[MAX_ROW][MAX_COL] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};int b[MAX_COL][MAX_ROW];// 矩阵转置for (int i = 0; i < MAX_ROW; i++) {for (int j = 0; j < MAX_COL; j++) {b[j][i] = a[i][j];}}// 输出转置后的矩阵for (int i = 0; i < MAX_COL; i++) {for (int j = 0; j < MAX_ROW; j++) {printf("%4d", b[i][j]);}putchar('\n');}
}

4. 字符数组和字符串

4.1 字符串常量

字符串常量是由双引号括起来的字符序列。例如，字符串 "hello" 在内存中的存储方式如下：

h e l l o \0

其中，'\0' 是字符串的结束符。

4.2 字符数组与字符串

C语言没有专门的字符串类型，字符串是通过字符数组来实现的。字符数组用于存储一个字符串，二维字符数组用于存储多个字符串。

字符串数组定义示例：

char str[10];  // 声明一个字符数组，最多存储9个字符+结束符

4.3 字符串的初始化

• 字符串初始化时，C语言会自动在字符串末尾添加一个 '\0' 作为结束符。

示例：

char str[6] = "hello";  // 自动在末尾加上 '\0'

4.4 字符串的使用

字符数组也可以像普通数组一样使用，通过下标访问和修改字符数组的元素。

char str[6] = "hello";
str[0] = 'H';  // 修改字符串的第一个字符

5. 字符串输入输出操作

5.1 输入字符串

使用 scanf 函数来输入字符串，使用 %s 格式说明符：

char str[100];
scanf("%s", str);  // 输入字符串

5.2 输出字符串

使用 printf 函数输出字符串，使用 %s 格式说明符：

printf("%s", str);  // 输出字符串

5.3 gets 和 puts 函数

• gets：用于从标准输入获取字符串，直到遇到换行符。
• puts：用于输出字符串，并自动换行。

5.4 sprintf 函数

sprintf 将格式化的字符串输出到字符数组中。常用于将数值转换为字符串。

char buffer[100];
int num = 10;
sprintf(buffer, "Number is: %d", num);  // 将整数格式化为字符串

6. 字符串处理函数

6.1 strlen 函数

用于计算字符串的长度，不包括字符串的结束符 '\0'。

int len = strlen(str);

6.2 strcpy 函数

将一个字符串复制到另一个字符串。

strcpy(dest, source);

6.3 strcat 函数

将两个字符串连接起来。

strcat(dest, source);

6.4 strcmp 函数

比较两个字符串，返回值说明：

• 返回值小于0：str1 < str2
• 返回值等于0：str1 == str2
• 返回值大于0：str1 > str2

int result = strcmp(str1, str2);

6.5 strchr 和 strstr 函数

• strchr：查找一个字符在字符串中第一次出现的位置。
• strstr：查找一个子字符串在另一个字符串中的位置。

 char *ptr = strchr(str, 'a');  // 查找字符 'a'
char *ptr = strstr(str, "abc");  // 查找子字符串 "abc"

7. C语言中的字符函数

7.1 头文件 ctype.h

• isalnum：检查是否为字母或数字。
• isalpha：检查是否为字母。
• isdigit：检查是否为数字。
• islower：检查是否为小写字母。
• isupper：检查是否为大写字母。
• isspace：检查是否为空白字符。

8. 类型转换函数

8.1 头文件 stdlib.h

• atof：将字符串转换为浮点型。
• atoi：将字符串转换为整型。
• atol：将字符串转换为长整型。

double num = atof("3.14");
int x = atoi("123");
long y = atol("123456");

9. C语言数组案例

第一个案例是经典冒泡排序，第二个 ==“小”==案例是简易五子棋，但是用各种符号设置棋盘，下棋时，棋盘总是会发生改动，我尝试修改多次，都无法解决这个问题，最终替换掉了所有的符号，只用“ . ” 来显示，打印棋盘时加入判断，每落一次棋子，其实相当于打印了一次棋盘，将原有的“ . ”替换为白子或者黑子。可以完美解决棋盘动的问题，当然，也尝试加入边框，但是这个时候就不是下在交叉线上了，而是框里。本来想着随机落子就行，后来想弄高级一点，就查了查资料，用了Alpha-Beta算法来优化计算机落子。（反正用鸡皮提改了又改，最后反正能跑了)。拒不承认输了一次。

修改前：

解决后：

9.1 五子棋源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>#define SIZE 15  // 棋盘大小
#define DEPTH 4  // 搜索深度
#define EMPTY 0
#define BLACK 1
#define WHITE 2// 函数声明
void printBoard();
int isValidPos(int x, int y);
int evaluatePosition(int x, int y, int player);
void findBestMove(int player, int *bestX, int *bestY);
void playerMove(int player);
void aiMove(int player);
int checkWin(int x, int y, int player);
int checkDraw();
void playGomoku();int lastMoveX = -1, lastMoveY = -1;  // 全局变量，用于记录最后落子位置// 方向数组
const int dx[] = {1, 0, 1, 1};
const int dy[] = {0, 1, 1, -1};// 棋盘状态
int board[SIZE][SIZE] = {0};int main() 
{int choice;while(1) {printf("\n==== 主菜单 ====\n");printf("1. 数组排序\n");printf("2. 五子棋游戏\n");printf("0. 退出程序\n");printf("请输入选择: ");scanf("%d",&choice);switch(choice) {case 1:bubbleSort();break;case 2:playGomoku();break;case 0:printf("程序已退出\n");return 0;default:printf("无效选择，请重试\n");}}return 0;
}void bubbleSort()
{int arr[5];int count = 0;int temp;int i;int j;char ch;  // 用于清理缓冲区printf("请输入5个整数:\n");for(i = 0;i < 5;i++){printf("请输入第%d个数: ", i + 1); if(scanf("%d", &arr[i]) == 1){count++;}else{printf("输入有误！程序结束！\n");while((ch = getchar()) != '\n');return;}}for(i = 0; i < 5; i++){for(j = 0; j < 4 - i; j++){if(arr[j] > arr[j+1]){temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;				}}}printf("\n从小到大排序后的结果:\n");for(j = 0;j < 5; j++){printf("%d ", arr[j]);}	}// 打印棋盘
void printBoard() {int i, j;// 打印多个换行来分隔printf("\n\n");// 打印列标号，确保与点位对齐printf("     ");  // 缩进5个空格，与行号对齐for(i = 1; i <= SIZE; i++) {printf("%2d  ", i);  // 统一使用2字符宽度，后加2空格}printf("\n\n");// 打印主棋盘for(i = 0; i < SIZE; i++) {// 打印行号，保持对齐printf("%2d   ", i + 1);  // 统一使用2字符宽度，后加3空格// 打印每一行的内容for(j = 0; j < SIZE; j++) {if(board[i][j] == BLACK)printf("●  ");    // 黑子后加2个空格else if(board[i][j] == WHITE)printf("○  ");    // 白子后加2个空格elseprintf("·  ");    // 空位点后加2个空格}printf("\n\n");  // 每行后打印一个空行}printf("\n请输入落子位置 (行 列): ");
}// 检查位置是否有效
int isValidPos(int x, int y) {return x >= 0 && x < SIZE && y >= 0 && y < SIZE;
}// 简化的位置评估函数
int evaluatePosition(int x, int y, int player) {int score = 0;int opponent = 3 - player;int d, count, empty, block;int nx, ny;// 检查四个方向for(d = 0; d < 4; d++) {count = 1;empty = 0;block = 0;// 正向检查nx = x + dx[d];ny = y + dy[d];while(isValidPos(nx, ny)) {if(board[nx][ny] == player) count++;else if(board[nx][ny] == EMPTY) {empty++;break;}else {block++;break;}nx += dx[d];ny += dy[d];}// 反向检查nx = x - dx[d];ny = y - dy[d];while(isValidPos(nx, ny)) {if(board[nx][ny] == player) count++;else if(board[nx][ny] == EMPTY) {empty++;break;}else {block++;break;}nx -= dx[d];ny -= dy[d];}// 评分规则if(count >= 5) score += 100000;else if(count == 4) {if(empty == 2) score += 10000;  // 活四else if(empty == 1) score += 1000;  // 冲四}else if(count == 3) {if(empty == 2) score += 1000;  // 活三else if(empty == 1) score += 100;  // 眠三}}return score;
}// 找出最佳落子位置
void findBestMove(int player, int *bestX, int *bestY) {int maxScore = -1;int i, j, di, dj, ni, nj;int hasNeighbor;int score;*bestX = SIZE/2;*bestY = SIZE/2;// 只考虑已有棋子周围的空位for(i = 0; i < SIZE; i++) {for(j = 0; j < SIZE; j++) {if(board[i][j] != EMPTY) continue;// 检查是否有相邻的棋子hasNeighbor = 0;for(di = -1; di <= 1; di++) {for(dj = -1; dj <= 1; dj++) {if(di == 0 && dj == 0) continue;ni = i + di;nj = j + dj;if(isValidPos(ni, nj) && board[ni][nj] != EMPTY) {hasNeighbor = 1;break;}}if(hasNeighbor) break;}if(!hasNeighbor) continue;score = evaluatePosition(i, j, player);// 考虑防守对手score += evaluatePosition(i, j, 3-player) * 0.8;if(score > maxScore) {maxScore = score;*bestX = i;*bestY = j;}}}
}// 检查平局
int checkDraw() {int i, j;for(i = 0; i < SIZE; i++) {for(j = 0; j < SIZE; j++) {if(board[i][j] == EMPTY) return 0;}}return 1;
}// 玩家落子
void playerMove(int player) {int x, y;while(1) {printf("请输入落子位置 (行 列): ");scanf("%d %d", &x, &y);x--; y--;  // 转换为数组索引if(isValidPos(x, y) && board[x][y] == EMPTY) {board[x][y] = player;lastMoveX = x;    // 记录最后落子位置lastMoveY = y;break;}printf("无效位置，请重试！\n");}
}// 电脑落子
void aiMove(int player) {printf("电脑正在思考...\n");int bestX, bestY;findBestMove(player, &bestX, &bestY);board[bestX][bestY] = player;lastMoveX = bestX;    // 记录最后落子位置lastMoveY = bestY;printf("电脑落子位置：%d %d\n", bestX + 1, bestY + 1);
}// 检查获胜
int checkWin(int x, int y, int player) {if(x < 0 || y < 0) return 0;  // 添加边界检查int d, count;int nx, ny;for(d = 0; d < 4; d++) {count = 1;// 正向检查nx = x + dx[d];ny = y + dy[d];while(isValidPos(nx, ny) && board[nx][ny] == player) {count++;nx += dx[d];ny += dy[d];}// 反向检查nx = x - dx[d];ny = y - dy[d];while(isValidPos(nx, ny) && board[nx][ny] == player) {count++;nx -= dx[d];ny -= dy[d];}if(count >= 5) return 1;}return 0;
}// 游戏主循环
void playGomoku() {int currentPlayer = BLACK;int gameOver = 0;int i, j;// 重置最后落子位置lastMoveX = -1;lastMoveY = -1;// 初始化棋盘for(i = 0; i < SIZE; i++) {for(j = 0; j < SIZE; j++) {board[i][j] = EMPTY;}}printf("\n=== 五子棋游戏 ===\n");printf("您执黑子(●)，电脑执白子(○)\n");printf("请输入落子位置的行号和列号(1-%d)\n\n", SIZE);while(!gameOver) {printBoard();if(currentPlayer == BLACK) {playerMove(currentPlayer);} else {aiMove(currentPlayer);}// 立即检查胜负if(checkWin(lastMoveX, lastMoveY, currentPlayer)) {printBoard();printf("\n%s胜利！\n", currentPlayer == BLACK ? "玩家" : "电脑");gameOver = 1;continue;  // 直接结束游戏}if(checkDraw()) {printBoard();printf("\n游戏平局！\n");gameOver = 1;continue;}currentPlayer = 3 - currentPlayer;  // 切换玩家}// 游戏结束后等待用户确认printf("\n按Enter键返回主菜单...");getchar();getchar();