【重拾C语言】六、批量数据组织（一）数组（数组类型、声明与操作、多维数组；典例：杨辉三角、矩阵乘积、消去法）

前言

六、批量数据组织——数组

6.1 成绩统计——数组类型

6.1.1 数组类型

6.1.2 数组声明与操作

6.1.3 成绩统计

6.2 统计多科成绩——多维数组

6.3 程序设计实例

6.3.1 杨辉三角形

6.3.2 矩阵乘积

6.3.3 消去法

6.4 线性表——分类与检索

前言

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C语言是一种通用的、过程式的计算机编程语言，由贝尔实验室的Dennis Ritchie在20世纪70年代初开发。它被设计成一种简单、高效和可移植的语言，用于系统级编程和应用程序开发。

以下是C语言的一些主要特点：

1. 结构化编程：C语言支持结构化编程，它提供了顺序执行、条件语句（如if-else和switch）和循环结构（如for和while），使程序更易于阅读、理解和维护。

2. 中级语言：C语言同时具备高级语言和低级语言的特点。它提供了丰富的控制结构和操作符，可以直接访问内存和硬件，并且允许程序员进行底层的操作，如位操作和指针运算。

3. 可移植性：C语言编写的程序具有很高的可移植性，因为它的语法和特性在不同的计算机系统上基本保持一致。这使得程序可以在不同的平台上进行编译和执行，而无需对代码进行太多的修改。

4. 强大的标准库：C语言提供了一个丰富的标准库，其中包含了各种函数和工具，用于处理输入输出、字符串操作、内存管理、数学运算等。这些函数可以提高程序开发的效率，并且可以跨平台使用。

5. 面向系统编程：由于C语言具有直接访问内存和硬件的能力，它经常用于开发操作系统、嵌入式系统和驱动程序等底层软件。C语言还提供了位操作和指针等特性，使得程序员可以更好地控制系统资源。

6. 扩展性：C语言允许程序员编写自定义的函数和库，以扩展语言的功能。这使得C语言非常适合大型项目的开发，可以将代码组织成模块化的结构，并通过函数调用进行复用。

尽管C语言相对较为底层，但它仍然是一种非常重要和广泛应用的编程语言。它为程序员提供了强大的控制能力和性能优势，并且在各种领域，如系统编程、嵌入式开发、游戏开发等方面都得到了广泛应用。许多现代编程语言，如C++、Java和Python，都受到了C语言的影响，并在其基础上进行了扩展和改进。

C语言中的数组是一种用于存储多个相同类型元素的数据结构。它是一种线性数据结构，可以按照索引访问和操作其中的元素。数组在C语言中被广泛应用于各种编程任务，包括数据的组织、存储和处理。同时，数组也是其他数据结构和算法的基础，如字符串、栈、队列、排序算法等。

六、批量数据组织——数组

6.1 成绩统计——数组类型

6.1.1 数组类型

数组是个数固定、类型相同的若干个变量的有序集合；
数组中的变量称为数组元素；
通常用数组来表示向量、矩阵等；
举例：
- ```
int a[50],j[11] ;
```
- 一个单词由若干个字符组成
  - ```
  char word[1000];
```
- 一个向量由若干个实数组成
  - ```
  float data[4];
```
- 一个矩阵由若干个向量组成
  - ```
  float vector[2][4];
```

6.1.2 数组声明与操作

在C语言中，声明一个数组需要指定元素的类型和数组的名称，还可以指定数组的大小（即元素的数量）。以下是一个示例的数组声明：

在上述示例中，我们声明了一个名为a的整型数组，它包含了5个元素。

数组的元素可以通过索引访问，索引从0开始，依次增加。例如，要访问数组中的第一个元素，可以使用numbers[0]；要访问第三个元素，可以使用numbers[2]。我们可以使用索引来读取、修改或赋值数组中的元素。

注意：数组的有效索引范围是从0到数组大小减1。如果尝试访问超出数组边界的索引，将导致未定义的行为或错误。

6.1.3 成绩统计

#include <stdio.h>#define SIZE 5int main() {int scores[SIZE]; // 存储成绩的数组int i;int sum = 0;float average;// 读取成绩printf("请输入%d个学生的成绩：\n", SIZE);for (i = 0; i < SIZE; i++) {printf("学生%d的成绩：", i + 1);scanf("%d", &scores[i]);}// 计算总分for (i = 0; i < SIZE; i++) {sum += scores[i];}// 计算平均成绩average = (float)sum / SIZE;// 打印结果printf("总成绩：%d\n", sum);printf("平均成绩：%.2f\n", average);return 0;
}

6.2 统计多科成绩——多维数组

C语言的数组还支持多维数组的概念。多维数组是指包含多个维度的数组，可以用于表示表格、矩阵等复杂的数据结构。例如，以下是一个二维数组的声明和访问示例：

int matrix[3][3]; // 声明一个3x3的整型矩阵// 访问矩阵中的元素
matrix[0][0] = 1; // 第一行第一列的元素
matrix[1][2] = 5; // 第二行第三列的元素

在上述示例中，声明了一个名为matrix的二维整型数组，它是一个3x3的矩阵。通过使用两个索引，我们可以访问矩阵中的特定元素。

#include <stdio.h>#define NUM_STUDENTS 5
#define NUM_SUBJECTS 3int main() {int scores[NUM_STUDENTS][NUM_SUBJECTS]; // 存储成绩的二维数组int i, j;int sum[NUM_STUDENTS] = {0}; // 每个学生的总分float average[NUM_STUDENTS]; // 每个学生的平均成绩// 读取成绩printf("请输入%d个学生的%d门成绩：\n", NUM_STUDENTS, NUM_SUBJECTS);for (i = 0; i < NUM_STUDENTS; i++) {printf("学生%d的成绩：\n", i + 1);for (j = 0; j < NUM_SUBJECTS; j++) {printf("科目%d：", j + 1);scanf("%d", &scores[i][j]);sum[i] += scores[i][j];}average[i] = (float)sum[i] / NUM_SUBJECTS;}// 打印结果printf("\n学生成绩统计：\n");for (i = 0; i < NUM_STUDENTS; i++) {printf("学生%d的总成绩：%d\n", i + 1, sum[i]);printf("学生%d的平均成绩：%.2f\n\n", i + 1, average[i]);}return 0;
}

请输入5个学生的3门成绩：
学生1的成绩：
科目1：1
科目2：2
科目3：3
学生2的成绩：
科目1：4
科目2：5
科目3：6
学生3的成绩：
科目1：7
科目2：8
科目3：9
学生4的成绩：
科目1：9
科目2：8
科目3：7
学生5的成绩：
科目1：6
科目2：5
科目3：4学生成绩统计：
学生1的总成绩：6
学生1的平均成绩：2.00学生2的总成绩：15
学生2的平均成绩：5.00学生3的总成绩：24
学生3的平均成绩：8.00学生4的总成绩：24
学生4的平均成绩：8.00学生5的总成绩：15
学生5的平均成绩：5.00

6.3 程序设计实例

6.3.1 杨辉三角形

杨辉三角形是一个由数字排列成三角形的数列，它的每个数字等于它上方两个数字的和。以下是使用一维数组实现的杨辉三角形的打印代码示例：

#include <stdio.h>#define MAX_ROWS 10int main() {int triangle[MAX_ROWS][MAX_ROWS];// 初始化杨辉三角形的第一列和对角线为1for (int i = 0; i < MAX_ROWS; i++) {triangle[i][0] = 1;triangle[i][i] = 1;}// 计算并填充杨辉三角形的其他元素for (int i = 2; i < MAX_ROWS; i++) {for (int j = 1; j < i; j++) {triangle[i][j] = triangle[i-1][j-1] + triangle[i-1][j];}}// 打印杨辉三角形for (int i = 0; i < MAX_ROWS; i++) {for (int j = 0; j <= i; j++) {printf("%d ", triangle[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

6.3.2 矩阵乘积

矩阵乘积是指两个矩阵相乘得到的结果矩阵。

#include <stdio.h>#define ROWS_A 2
#define COLS_A 3
#define ROWS_B 3
#define COLS_B 2void matrixMultiply(int A[ROWS_A][COLS_A], int B[ROWS_B][COLS_B], int C[ROWS_A][COLS_B]) {for (int i = 0; i < ROWS_A; i++) {for (int j = 0; j < COLS_B; j++) {C[i][j] = 0;for (int k = 0; k < COLS_A; k++) {C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];}}}
}int main() {int matrixA[ROWS_A][COLS_A] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};int matrixB[ROWS_B][COLS_B] = {{7, 8}, {9, 10}, {11, 12}};int result[ROWS_A][COLS_B];matrixMultiply(matrixA, matrixB, result);printf("Result:\n");for (int i = 0; i < ROWS_A; i++) {for (int j = 0; j < COLS_B; j++) {printf("%d ", result[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

6.3.3 消去法

消去法是一种解线性方程组的方法，通过行变换将方程组化为上三角形矩阵，然后回代求解未知数。

#include <stdio.h>#define SIZE 3void gaussianElimination(float matrix[SIZE][SIZE], float constants[SIZE], float solutions[SIZE]) {for (int k = 0; k < SIZE - 1; k++) {for (int i = k + 1; i < SIZE; i++) {float factor = matrix[i][k] / matrix[k][k];for (int j = k; j < SIZE; j++) {matrix[i][j] -= factor * matrix[k][j];}constants[i] -= factor * constants[k];}}for (int i = SIZE - 1; i >= 0; i--) {solutions[i] = constants[i];for (int j = i + 1; j < SIZE; j++) {solutions[i] -= matrix[i][j] * solutions[j];}solutions[i] /= matrix[i][i];}
}int main() {float matrix[SIZE][SIZE] = {{2, -1, 1}, {-3, 2, -2}, {1, -1, 2}};float constants[SIZE] = {-2, 6, 5};float solutions[SIZE];gaussianElimination(matrix, constants, solutions);printf("Solutions:\n");for (int i = 0; i < SIZE; i++) {printf("x%d = %.2f\n", i+1, solutions[i]);}return 0;
}

6.4 线性表——分类与检索

【重拾C语言】六、批量数据组织（二）线性表——分类与检索（主元排序、冒泡排序、插入排序、顺序检索、对半检索）_QomolangmaH的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_63834988/article/details/133620693?spm=1001.2014.3001.5501