第4章 栈和队列

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1 第 7 讲 数组 字符串 指针及其应用 (Part II) 周水庚 2006 年 10 月 18 日 程序设计 年秋 1

2 提要 数组的基本概念 一维数组 多维数组 字符数组和字符串 指针和数组 程序设计 年秋 2

3 数组 定义形式 类型说明符数组名 [ 常量表达式 ]; 类型说明符数组名 [ 常量表达式 ][ 常量表达式 ]; 引用形式 数组名 [ 下标 ] 数组名 [ 下标 ][ 下标 ] 程序设计 年秋 3

4 提要 数组的基本概念 一维数组 多维数组 字符数组和字符串 指针和数组 程序设计 年秋 4

5 字符数组 字符数组定义形式与其他数组定义形式一样 char 字符数组名 [ 元素个数 ]; 如 : char s[5] ; 表示数组 s 有 5 个元素, 每个元素能存放一个字符, 整个数组最多可存放 5 个字符 当存于字符数组中的字符列最后有 ASCII 码值为 0( 记为 \0 ) 时, 称该数组中的字符列为字符串 并称字符 \0 为字符串结束标志符 程序设计 年秋 5

6 字符数组初始化 字符数组除可以与普通数组一样初始化外, 也可利用字符串常量给字符数组初始化 用字符串常量对字符数组初始化时, 系统会在字符列未尾添加一个字符串结束符 如 :char a_str[] = {"I am happy!"}; 或简写为 char a_str[] = "I am happy!"; 数组 a_str[] 有 12 个元素, 其中 a_str[11] 的值是字符串的结束标志符 \0 如 :char str_list[][30]={"i am happy!", "I am learning c language."}; 字符数组 str_list[0] 和字符数组 str_list[1] 各可存储 30 个字符, 现分别存储有 11 个有效字符的字符串和有 25 个有效字符的字符串 程序设计 年秋 6

7 字符串 称最后有字符串结束符的字符序列为字符串 字符数组中存储的字符序列本身并不要求最后要有字符 \0 但当字符数组内存储的内容需要作为字符串时, 就必须要有标志符 \0 当字符数组内存储的是字符串时, 可用 %s 格式输出, 若是普通的字符序列, 则它不能用格式 %s, 而只能用格式 %c char s1[]= "student"; char s2[]={ s, t, u, d, e, n, t }; 则 printf( %s, s1); 是正确的 而 printf( %s, s2); 是错误的 实际上字符数组 s1 有 8 个元素 ;s2 只有 7 个元素 程序设计 年秋 7

8 字符串与字符数组 文字信息可作为字符串来处理, 而字符串又以字符数组的形式来组织存储 字符数组需预先指定长度以保证能存放足够长的文字信息 但限定长度对使用是不方便的 例如定义的字符数组 :char str[120] 可存储 120 个字符, 如用它来接受输入或组织输出, 每次必须键入 120 个字符, 或总得输出 120 个字符 显然是不合理的, 因为通常输入输出的字符个数均小于 120 为能使存于字符数组中的字符串的实际长度可长可短, 且其长度可随时测定, 两个长度不相等的字符串能按字典顺序比较,C 语言为字符串规定了一个字符串结束标志符 \0 程序设计 年秋 8

9 字符串常量 字符串常量的书写形式为 : " 字符序列 " 其中字符序列可由零个或多个字符组成, 如字符串常量 I am a student. 含 15 个有效字符 字符串常量 不含任何有效字符, 其长度为 0, 习惯称为空字符串 在字符串常量的书写形式中, 双引号 只充当字符串的界限符, 不是字符串的一部分 如果字符串要包含字符, 则可经过转义序列 ( 如 ( 如 \ ) 来实现, 其它转义序列 ( 如 \n,\t) 也可以作为单个字符出现在字符串常量中 如 程序设计 年秋 9

10 字符串常量串接规则 通常字符串写在一行内 如果一个字符串常量在一行内写不下时, 可用字符串常量的串接规则把字符串分成连续多行形式书写 字符串常量串接规则有两条 在键入字符 \ 之后紧接键入回车键 如 I am a st\( 回车换行符 ) ring. 就是字符串常量 "I am a string. 连续两个紧接的字符串常量相当于一个字符串常量 如 "I am ""a string. 也是字符串常量 "I am a string." 程序设计 年秋 10

11 字符串输入输出 字符串的输入输出可以有两种方式 用格式 %c, 结合循环结构逐个字符输入或输出 用格式 %s, 将字符串整体地输入或输出 例如 : char s[] = "C language"; 用第一种方法输出 for(i = 0; s[i]; ++i) printf("%c", s[i]); 用第二种方法输出 printf("%s", s); 程序设计 年秋 11

12 字符串注意点 -1 字符串与存储字符串的字符数组有区别 字符串的有效字符是指从所指位置的第一个字符开始至字符串结束标志符之前的那些字符 如 : char str[50] = "Pas\0cal Cobol Fortran C"; printf("%s\n", str); 将只输出 Pas 而实际上, 数组 str[] 在字符串结束符之后还存有其它许多字符 程序设计 年秋 12

13 字符串注意点 -2&3 用 %s 格式输出字符串时, 不包括字符串结束标志符 对应的输出项是字符串或字符串名 字符数组名可作为字符串名 在调用 scanf() 为字符数组输入字符串时, 输入项是数组名, 不要加地址运算符 & 例如, scanf("%s", str); 用 %s 格式输入字符串时, 掠过前导的空白类字符, 只能输入一串不含空白类字符的字符序列, 遇空白类字符, 或输入了格式指定的字符个数, 就结束输入 若要输入一串包括空格符在内的一行字符, 要用字符行输入函数 gets() 程序设计 年秋 13

14 字符串注意点 -4 若用 %c 格式结合循环输入字符序列, 若程序又想将输入的字符序列构成字符串, 则程序必须用赋值语句在字符列之后存入字符串结束标志符 如 : char s[20]; int k; for(k = 0; k < 5; k++) scanf( %c, &s[k]); s[k] = \0 ; /* 使输入的 k 个字符构成字符串 */ 当字符串由程序逐个字符生成时, 程序也必须在它最后接上字符串结束标志符 for(k = 0; k < 26; k++) s[k] = a +k; s[k] = \0 ; 程序设计 年秋 14

15 常用字符串处理函数 求字符串长度函数 strlen() 函数调用 strlen(str) 返回 str 中的有效字符 ( 不包括 \0 ) 个数 字符串拷贝函数 strcpy() 函数调用 strcpy(str1,str2) 将字符串 str2 复制拷贝到字符数组 str1 限定字符数组 str1 要定义得足够大, 以便能容纳被拷贝的 str2 的全部内容 限制 :str1 不能是字符串常量 程序设计 年秋 15

16 常用字符串处理函数 ( 续 ) 字符串拷贝函数 strncpy() 函数调用 strncpy(str1, str2, n) 的作用是将 str2 中的前 n 个字符拷贝到 str1( 并附加 \0 ) 其中 n 是整型表达式, 指明欲拷贝的字符个数 如果 str2 中的字符个数不多于 n, 则函数调用 strncpy(str1, str2, n) 等价于 strcpy(str1, str2) 限制 :str1 不能是字符串常量 程序设计 年秋 16

17 常用字符串处理函数 ( 续 ) 字符串连接函数 strcat() 函数调用 strcat(str1, str2) 将 str2 内容拷贝接在字符数组 str1 中的字符串的后面 限制 str1 不能是字符串常量 该函数调用返回 str1 的开始地址 注意, 字符串连接前,str1 和 str2 都各自有 \0, 连接后,str1 中原来的 \0 在拷贝时被覆盖掉, 而在新的字符串有效字符之后再保留一个 \0 例如 char str1[30] = "Beijing "; char str2[30] = "Shanghai"; strcat(str1, str2); printf("%s\n", str1); 将输出 Beijing Shanghai 程序设计 年秋 17

18 常用字符串处理函数 ( 续 ) 字符串比较函数 strcmp() 函数调用 strcmp(str1, str2) 比较两个字符串的大小, 对两个字符串自左至右逐对字符相比较 ( 按字符的 ASCII 代码值的大小 ), 直至出现不同的字符或遇到 \0 字符为止 如直至 \0 字符, 全部字符都相同, 则认为相等, 函数返回 0 值 若出现不同的字符, 则以这第一个不相同的字符比较结果为准, 若 str1 的那个不相同字符小于 str2 的相应字符, 函数返回一个负整数 ; 反之, 返回一个正整数 注意, 对字符串不允许施行相等 == 和不相等!= 运算, 必须类似于本函数那样, 通过逐个字符比较来实现 程序设计 年秋 18

19 常用字符串处理函数 ( 续 ) 字符串大写英文字符转换成小写英文字符函数 strlwr() 函数调用 strlwr(str) 将存于字符数组 str 的字符串内的大写英文字符转换成小写英文字符 限制 str 不能是字符串常量 字符串小写字母转换成大写字母函数 strupr() 函数调用 strupr(str) 将存于字符数组 str 的字符串内的小写英文字符转换成大写英文字符 同样限制 str 不能是字符串常量 程序设计 年秋 19

20 常用字符串处理函数 ( 续 ) 字符串输出函数 puts() 函数调用 puts(str) 将 str 的字符串输出到终端, 并将 str 中的 \0 字符转换成换行符 \n 即输出字符串内容后, 并换行 所以 puts(str) 相当于 printf( %s\n,str) 字符串输入函数 gets() 函数调用 gets(str) 从终端输入字符序列到字符数组 str, 字符序列以回车符作为结束, 并将输入时的回车符转换成 \0 字符存储 该函数调用返回 str 的存储开始地址 程序设计 年秋 20

21 字符数组和字符串应用样例 -1 程序示例 : 说明上述库函数的应用 #include <string.h> char s1[100], s2[100], s3[100]; void main() { printf(" 输入字符序列 s1\n"); scanf("%s", s1); while(getchar()!= '\n'); printf("s1 = %s\n", s1); strcpy(s2, s1); strncpy(s3, s1, 5); printf(" 从 s1 拷贝的 s2 = %s\n", s2); printf(" 从 s1 只拷贝 5 个字符的 s3 = %s\n", s3); strcat(s1,s3);printf(" 接上 s3 的 s1=%s\n", s1); printf(" 输入字符行到 s1\n"); gets(s1); printf("s1 = %s\n", s1); strcpy(s2, s1); strncpy(s3, s1, 5); puts(s2);puts(s3);strcat(s1,s3);puts(s1); } 程序设计 年秋 21

22 字符数组和字符串应用样例 -2 输入字符行, 统计各英文字母出现的次数 程序设计分析 程序需要一个存储字符行的数组, 还需要 52 个英文字母计数器, 统计 52 个英文字母的出现次数 顺序扫视输入的字符行中的字符, 直至遇字符串结束符结束 当程序发现当前字符是英文字母时, 对应英文字母的计数器增 1, 否则掠过当前字符 用数组 count[52] 实现 52 个计数器, 并设大写英文字符顺序对应前 26 个计数器 (count[0] count[25]), 小写英文字符顺序对应后 26 个计数器 (count[26] count[51]) 程序设计 年秋 22

23 字符数组和字符串应用样例 -2( 续 ) #include <stdio.h> void main() { char buf[120]; int i, count[52]; printf("enter letter line.\n"); gets(buf); for(i = 0; i < 52; i++) count[i] = 0; for(i = 0; buf[i]!= \0 ; i++) if (buf[i] >= A && buf[i] <= Z ) count[buf[i] - A ]++; else if (buf[i] >= a && buf[i] <= z ) count[buf[i] - a + 26]++; for(i = 0; i < 52; i++) if (count[i]) /* 未出现的字母不输出 */ printf("%c(%d)\t", i < 26? i+ A :i-26+ a, count[i]); printf("\n\n"); } 输入字符行, 统计各英文字母出现的次数 程序设计 年秋 23

24 字符数组和字符串应用样例 -3 输入字符行, 统计其中单词个数 约定单词由英文字母组成, 其它字符只是用来分隔单词 程序设计分析 { 设置单词计数器等初值 ; 输入一行字符 ( 如用 gets() 函数 ); 顺序扫视输入的字符行 ( 如用 for 语句 ) { 判定当前字符是否是字母 ; if ( 现在正在单词中 ) { if ( 当前字符不是字母 ) 设置当前状态不在单词中的标志 ; } else if ( 当前字符是字母 ) { 设置当前状态在单词中的标志 ; 单词计数器增 1;/* 状态由不是单词变为单词时, 进行统计 */ } } } 程序设计 年秋 24

25 字符数组和字符串应用样例 -3( 续 ) #include <stdio.h> void main() { char c, line[120]; int i, words, inword, letter; words = 0; inword = 0; /* 预置状态不在单词中 */ printf("input a line.\n"); gets(line); for(i = 0; line[i]; i++) { c = line[i]; letter = ((c>= a && c<= z ) (c>= A && c<= Z )); if (inword){if (!letter) inword = 0; } else if (letter){inword = 1; words++; } } printf( 字符行内有 %d 个单词 \n",words); } 输入字符行, 统计其中单词个数 约定单词由英文字母组成, 其它字符只是用来分隔单词 程序设计 年秋 25

26 字符数组和字符串应用样例 -4 #include <stdio.h> #include <string.h> #define MAXLINE 256 void main() 读入一串字符行, 以空行 ( 即只键入回车符的行 ) 结束, 输出其中最长的行 { int len, max; char line [MAXLINE], save [MAXLINE]; max = 0; for (; ;) { printf( 输入字符行 ( 回车结束 ).\n"); gets(line); if ((len = strlen(line)) == 0) break; if (len > max) { max = len; strcpy(save, line); } } if (max > 0) printf( 最长行是 :\n%s\n", save); } 程序设计 年秋 26

27 字符数组和字符串应用样例 -5 描绘图像 r(θ) = sin(2θ) 程序设计分析 用字符在显示屏上描绘 r = r(θ) 图像的一般方法 当 θ 变化时,r(θ) 描绘出一个封闭平面图, 用一个二维字符数组代表图像 r(θ) 的画面, 可定义为 char canvas [24][80]; 普通显示屏在 25mm( 一英寸 ) 见方的区域上纵向 5.5 行, 横向约 10 列 按这个比例设定 X Y 的比例 约定屏幕左上角的字符位置对应 canvas[0][0], 图像坐标系的原点位于 canvas[12][40] θ 取 0 到 360 范围内的值, 步长为 1 对于具体函数, 应充分利用函数图像对称性 :X 轴对称 Y 轴对称 关于原点中心对称等 程序设计 年秋 27

28 字符数组和字符串应用样例 -5( 续 ) 描绘图像 r(θ) = sin(2θ)( 续 ) 程序设计分析 ( 续 ) 描绘图像程序的算法结构 { 置画面数组为全空白符 ; for (seta = 0; seta < 360; seta++) { alpha = seta / * pi ; r = r(seta)*scale ; x = r*cos(alpha); y = r*sin(alpha); i = 12-(int)(0.55*y); /* 屏幕的行号递增方向与图像 Y 轴的方向相反 */ j = 40+x; canvas[i][j] = '*' ; } } 程序设计 年秋 28

29 字符数组和字符串应用样例 -5( 续 ) #include <stdio.h> #include <math.h> #define SCALE 20.0 #define MID 12 #define PI #define RATE 0.55 void main() { char canvas[2*mid][80]; double r, alpha, x, y; int i, j, seta; for(i = 0; i < 2*MID; i++) for(j = 0; j < 80; j++) canvas[i][j] = ' '; 描绘图像 r(θ) = sin(2θ)( 续 ) 对于本题,scale 可定义为 20 以下程序利用图像关于 X 轴 Y 轴及关于直线 Y = X 的对称性 for(i=0;i<2*mid;i++) canvas[i][79]='\0'; for(seta=0; seta<45; seta++) { alpha = seta/180.0*pi; r = sin(2*alpha)*scale; x = r*cos(alpha); y = r*sin(alpha); i = (int)(rate*y); j = (int)(x); 程序设计 年秋 29

30 } 字符数组和字符串应用样例 -5( 续 ) 描绘图像 r(θ) = sin(2θ)( 续 ) canvas[mid+i][40+j] = /* X 轴对称 */ 对于本题,scale 可定义为 20 canvas[mid+i][40-j] = /* 中心对称 */ 以下程序利用图像关于 X 轴 Y canvas[mid-i][40-j] = /* Y 轴对称 */ 轴及关于直线 Y = X 的对称性 canvas[mid-i][40+j] = '*';/* 本身图像点 */ i = (int)(rate*x); /* 关于直线 X = Y 对称 */ j = (int)(y); canvas[mid+i][40+j] = /* X 轴对称 */ canvas[mid+i][40-j] = /* 中心对称 */ canvas[mid-i][40-j] = /* Y 轴对称 */ canvas[mid-i][40+j] = '*'; /* 本身图像点 */ } for(i = 0; i < 2*MID; i++) puts(canvas[i]); 程序设计 年秋 30

31 提要 数组的基本概念 一维数组 多维数组 字符数组和字符串 指针和数组 程序设计 年秋 31

32 指针和数组 指向数组元素的指针 当指针变量指向数组的元素时, 就可用指针引用数组的元素 设有以下变量定义 int a[100], *p; 赋值运算 p = &a[0] 使 p 指向 a[0] 表示 &a[0] 还有更简洁的方法, 即数组名 a 让指针指向数组元素, 不仅为引用数组元素提供了一种新的途径, 更主要的是指向数组元素的指针所具有的运算能力, 特别适宜描述对数组元素的成批处理, 比用下标引用数组元素更灵活和简洁 程序设计 年秋 32

33 指向数组元素的指针 对指向数组元素的指针允许作有限的运算 设有以下代码 int *p, *q, a[100]; p = &a[10]; q = &a[50]; 当两个指针指向同一个数组的元素时, 这两个指针可以作关系比较 (<,<=, ==,>, >=,!=) 若两指针 p 和 q 指向同一个数组的元素, 则 p==q 为真表示 p,q 指向数组的同一个元素 ; 若 p<q 为真, 表示 p 所指向的数组元素的下标小于 q 所指向的数组元素的下标 如对上述代码 p<q 为真 程序设计 年秋 33

34 指向数组元素的指针 ( 续 ) 对指向数组元素的指针允许作有限的运算 ( 续 ) 指向数组元素的指针可与整数进行加减运算 由数组元素在内存中顺序连续存放的规定, 以及地址运算规则, 表达式 a+1 为 a[1] 的地址,a+2 为 a[2] 的地址 一般地, 表达式 a+i 为 a[i] 的地址 把这个结论应用于指向数组元素的指针, 同样地成立 若 p 的值为 a[0] 的地址, 则表达式 p+i 的值为 a[i] 的地址 或者说, p+i 的值为指向 a[i] 的指针值 若 p 指向数组元素 a[10], 则 p+n 就表示指向数组元素 a[10+n], 这里 n 是任意的整数表达式 C 语言约定, 当指针变量指向数组 a 的元素时, 不论数组元素的类型是什么, 指针和整数 n 进行加减运算时, 总是根据所指元素的数据存储字节长度 sizeof a[0], 对 n 放大, 保证加减 n, 使指针值向前或向后移动 n 个元素位置 程序设计 年秋 34

35 指向数组元素的指针 ( 续 ) 对指向数组元素的指针允许作有限的运算 ( 续 ) 当两个指针指向同一个数组的元素时, 允许两个指针作减法运算 其绝对值等于两指针所指数组元素之间相差的元素个数 利用运算符 * 可引用指针所指对象,*(a+i) 表示引用 a+i 所指向的数组元素 a[i] 这样 *(a+i) 就是 a[i] 对于指向数组元素的指针变量 p, 若 p 指向 a[10],*(p+i) 表示引用 p+i 所指向的数组元素 a[10+i] 与用数组名和下标引用数组元素的标记法相一致, 指向数组元素的指针变量也可带下标引用数组的元素, 即 *(p+i) 也可写成 p[i] 若 p = &a[10], 则 p[i] 引用的是 a[10+i], p[-2] 引用的是 a[8] 程序设计 年秋 35

36 指向数组元素的指针 ( 续 ) a int a[8]; 0 int *p = a + 1; 1 p a + i i 7 p+i(=a+i+1) 指向数组元素的指针与数组元素位置之间的关系 程序设计 年秋 36

37 指向数组元素的指针 ( 续 ) 引用数组元素有以下三种形式 用数组元素的下标引用数组元素, 如 a[5] 利用数组名表达式的值是数组首元素指针的约定, 以指针表达式引用表达式所指的元素, 如 *(a+i)=a[i] 利用指向数组元素的指针变量, 用它构成指向数组元素的指针表达式, 并用该表达式引用数组元素 如 *(p+i) 或 p[i] 注 : 用数组名 a 表达数组元素指针与用指向数组元素的指针 p 来表达数组元素的指针, 在实际应用上有区别 p 是变量, 其值可改变, 如 p++; 数组名 a 只代表数组 a 的首元素的指针, 是不可改变的, 程序只能把它作为常量使用 程序设计 年秋 37

38 指向数组元素的指针样例 -1 以下代码利用指针遍历数组, 输入生成一个数组和将已知数组复制到另一个数组 int a[100], b[100], *p, *q; for(p = a; p < a + 100;) scanf( %d, p++); for(p = a, q = b; p < a + 100;) *q++ = *p++; 程序设计 年秋 38

39 指向数组元素的指针样例 -2 下面是说明引用数组元素各种不同方法的示意程序 #include <stdio.h> int a[] = {1, 2, 3, 4}; void main() {int j, *p; for(j = 0; j < 4; j++) printf( a[%d]\t=%d\t,j,a[j]); printf( \n ); for(p = a; p <= &a[3]; p++) printf( *p\t=%d\t, *p); printf( \n ); for( p=a, j==0; p+j<a+4; j++) printf( *(p+%d)\t=%d\t, j, *(p+j)); printf( \n ); for( p=a+3,j=3;j>=0;j--) printf( p[-%d]\t=%d\t, j, p[-j]); printf( \n ); } 程序设计 年秋 39

40 指向字符串的指针 为字符串常量提供存储空间有两种方法 把字符串常量存放在一个字符数组中 例如, char s[] = "I am a string."; 由编译系统将字符串常量与程序中出现的其他常量一起存放在常量存储区中 例如, char *cp1, *cp2 = "I am a string"; cp1 = Another string ; 程序为了能访问存于常量存储区中的字符串常量, 可用一个字符指针指向它的第一个字符 当字符串常量出现在表达式中时, 系统将字符串常量放入常量存储区, 而把表达式转换成该字符串常量存储单元的第一个字符的字符指针 程序设计 年秋 40

41 指向字符串的指针 ( 续 ) 系统预定义许多用于字符串处理的库函数, 程序可以用字符串常量或指向某字符串的指针调用这些库函数 如调用库函数 strlen() 求一字符串常量的长度 strlen("i am a string.") 该函数调用的结果是 14, 表示此字符串常量由 14 个有效字符组成 如 s 是一个字符数组, 其中已存有字符串 ;cp 是一个字符指针变量, 它指向某个字符串的首字符, 则 代码 :printf( %s\n, s); 输出存于字符数组 s 中的字符串 代码 :printf("%s\n", cp); 输出字符指针变量 cp 所指向的字符串 程序设计 年秋 41

42 指向字符串的指针示例 -1 将一个已知字符串复制到一个字符数组, 设 from 为已知字符串的首字符指针,to 为存储复制字符串的字符数组首元素的指针 若用下标引用数组元素标记法, 完成复制的代码可写成 k = 0; while ((to[k] = from[k])!= \0 ) k++; 如采用字符指针描述有 while ((*to++ = *from++)!= \0 ); 由于字符串结束符 \0 的值为 0, 上述测试当前复制字符不是字符串结束符的代码中,!= \0 是多余的, 字符串复制更简洁写法是 while (*to++ = *from++); 程序设计 年秋 42

43 指向字符串的指针示例 -2 将字符串 s 中的某种字符去掉, 设要去掉的字符与字符变量 c 中的字符相同 采用一边考察字符一边复制 引入两个字符指针 p 和 q,p 指向当前正考察的字符,q 指向下一个用于存储复制字符的位置 若 p 所指字符与 c 不相同, 则将它复制到新字符串 否则, 该字符不被复制 每复制一个字符 q 才增 1,p 是每考察一个字符就增 1 for(p = q = s; *p; p++) if (*p!= c) *q++ = *p; /* 复制 */ *q= \0 ; /* 重新构成字符串 */ 程序设计 年秋 43

44 指向数组的指针 如果有一个二维数组, 且指针变量所指的是二维数组中的一整行, 则指针变量另有一些很有意义的性质 设二维数组为 int a[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}}; 这里, 数组 a 有 3 行 4 列 按行来看数组 a, 数组 a 有三个元素, 分别为 a[0],a[1],a[2] 它们又分别是一个一维数组, 各有 4 个元素 例如,a[0] 所代表的一维数组为 a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[0][3] 程序设计 年秋 44

45 指向数组的指针 ( 续 ) 指针变量指的是二维数组中一整行 ( 性质续 ) 与一维数组名可看作数组的第一个元素 ( 下标为 0) 的地址的约定相一致, 二维数组名 a 可以看作 a 的首元素 a[0] 的地址, 即表示二维数组第一行的首地址 一般地,a+i 可以看作数组 a 的元素 a[i] 的地址, 即二维数组第 i+1 行的首地址 因二维数组 a 能用 a[0],a[1],a[2] 分别表示其中的一维数组, 所以 a[0] 能表示用 a[0] 表示的一维数组的首元素 a[0][0] 的地址 ;a[1] 能表示用 a[1] 表示的一维数组的首元素 a[1][0] 的地址 一般地,a[i] 能表示用 a[i] 表示的一维数组的首元素 a[i][0] 的地址 程序设计 年秋 45

46 指向数组的指针 ( 续 ) 指针变量指的是二维数组中一整行 ( 性质续 ) 由于数组的开始地址与数组首元素的地址相同,a+i 与 a[i] 应有相同的值, 但它们的意义不同,a+i 表示用 a[i] 表示的一维数组的首地址,a[i] 表示用 a[i] 表示的一维数组的首元素 a[i][0] 的地址 另外, 因 a[i] 可写成 *(a+i), 所以 a+i 与 *(a+i) 也有不同意义, 而值相等 a[i] 或 *(a+i) 表示二维数组 a 的元素 a[i][0] 的地址, 即 &a[i][0] 根据地址运算规则,a[i]+j 即代表数组 a 的元素 a[i][j] 的地址, 即 &a[i][j] 因 a[i] 与 *(a+i) 等价, 所以 *(a+i)+j 也与 &a[i][j] 等价 程序设计 年秋 46

47 指向数组的指针 ( 续 ) 指针变量指的是二维数组中一整行 ( 性质续 ) 数组元素 a[i][j] 有以下三种等价表示形式 : *(a[i]+j) *(*(a+i)+j) (*(a+i))[j] a[0][0], 等价表示形式有 : *a[0] 和 **a 数组元素 a[i][j] 的地址也有三种等价表示形式 a[i]+j *(a+i)+j &a[i][j] 也可定义指向数组的指针变量, 如 :int (*p)[4]; 定义指针变量 p 能指向一个由四个 int 型元素组成的数组 以上定义中, 圆括号是必需的, 否则 int *p[4]; 定义为一个指针数组 p, 即 p 有四个元素, 每个元素是一个指向整型变量的指针 程序设计 年秋 47

48 指向数组的指针 ( 续 ) 指针变量指的是二维数组中一整行 ( 性质续 ) 定义 :int (*p)[4]; 中的 p 不同于指向整型变量的指针 指向整型变量的指针变量指向整型数组的某个元素时, 指针增减 1 运算, 表示指针指向数组的下一个或前一个元素 p 是一个指向由四个整型元素组成的数组, 对 p 作增减 1 运算, 就表示向前进或向后退四个整型元素 如有变量定义 : int a[3][4], (*p)[4]; p = a ; 使 p 指向二维数组 a 的第 1 行 p+1 的指针值为指向二维数组 a 的第二行 若 p = a, 则 p+i 指向二维数组 a 的第 i+1 行, 与 a+i 一样 同二维数组元素的地址计算规则相对应,*p+j 指向 a[0][j]; *(p+i)+j, 或者 p[i]+j 指向数组 a 的元素 a[i][j] 程序设计 年秋 48

49 指向数组的指针示例 说明指向数组元素的指针和指向数组的指针区别的示意程序 #include <stdio.h> void main() { int a[3][4] = { { 1, 3, 5, 7}, { 9, 11, 13, 15}, {17, 19, 21, 23}}; int i, *ip, (*p)[4]; p = a+1; ip = p[0]; for(i = 1; i <= 4; ip += 2, i++) printf("%d\t", *ip); printf("\n"); } p = a; for (i = 0; i < 2; p++, i++) printf("%d\t", *(*(p+i)+1)); printf("\n"); 程序运行后, 将输出 程序设计 年秋 49

50 指向数组的指针 a p-1 a+0 a[0] a+1 a[1] int (*p)[4]=a+1 p+1 a+2 a[2] int a[3][4]; p[1] 或 *(p+1) 二维数组名和指向数组的指针与数组元素位置之间的关系 程序设计 年秋 50

51 指针数组 当数组元素类型为某种指针类型时, 该数组就称为指针数组 指针数组的定义形式为类型说明符 * 数组名 [ 常量表达式 ]; 其中常量表达式是一个整型的, 是数组的长度说明, 用于指明数组元素的个数 ; 类型说明符指明指针数组的元素指针能指向的对象的类型 数组名之前的 * 是必需的, 由于它出现在数组名之前, 使该数组成为指针数组 例如, int *p[10]; 定义指针数组 p 的每个元素都能指向 int 型数据的指针变量, 有十个元素 :p[0] p[1] p[9] 和一般的数组定义一样, 数组名 p 也可作为 p[0] 的地址 程序设计 年秋 51

52 指针数组 ( 续 ) 在指针数组的定义形式中, 由于 [] 比 * 的优先级高, 使数组名先与 [] 结合, 形成数组, 然后再与数组名之前的 * 结合, 表示数组元素是指针类型的 注意, 在 * 与数组名之外不能加上圆括号, 否则变成指向数组的指针变量 如,int (*q)[10]; 是定义指向由 10 个 int 型元素组成的数组的指针 引入指针数组的主要目的是便于统一管理同类的指针 如利用指针数组能实现对一组独立的变量以数组的形式对它们作统一处理 程序设计 年秋 52

53 指针数组 ( 续 ) 如有以下定义 int a, b, c, d, e, f; int *apt[] = {&a, &b, &c, &d, &e, &f}; 下面循环语句能顺序访问独立变量 a b c d e f for(k = 0; k < 6; k++) printf( %d\t, *apt[k]); /* 其中 *apt[k] 可写成 **(apt+k) */ 下面的两个程序实现将一组独立的变量输入它们的值, 排序后输出 前一个程序排序时交换变量的值, 后一个程序排序时交换它们的指针 程序设计 年秋 53

54 指针数组示例 -1 排序时交换变量值 #include <stdio.h> #define N sizeof ap/sizeof ap[0] int a, b, c, d, e, f; void main() { int *ap[] = {&a, &b, &c, &d, &e, &f}; int k, j, t; printf( Enter a, b, c, d, e, f.\n ); for(k = 0; k < N; k++) scanf( %d,ap[k]); /*scanf( %d,*(ap+k))*/ for(k = 1; k < N; k++) for(j = 0; j < N-k; j++) if (*ap[j] > *ap[j+1]) { t =*ap[j]; /* 交换变量的值 */ *ap[j] = *ap[j+1]; *ap[j+1] = t; } for(k = 0; k < N; k++) printf( %d\t, *ap[k]); printf( \n\n ); } 程序设计 年秋 54

55 指针数组示例 -2 排序时不交换变量的值, 而是交换它们的指针 #include <stdio.h> #define N sizeof ap/sizeof ap[0] int a, b, c, d, e, f; void main() { int *ap[] = {&a, &b, &c, &d, &e, &f}; int k, j, *t; printf( Enter a, b, c, d, e, f.\n ); for(k = 0; k < N; k++) scanf( %d, ap[k]); for(k = 1; k < N; k++) for(j = 0; j < N-k; j++) if (*ap[j] > *ap[j+1]) { t = ap[j];/* 交换变量的指针 */ ap[j] = ap[j+1]; ap[j+1] = t; } for(k = 0; k < N; k++) printf( %d\t, *ap[k]); printf( \n\n ); } 程序设计 年秋 55

56 指针数组示例 -3 从文件输入字符行, 对输入的字符行排序后输出到另一文件中 设文件字符行的行数不超过 500 行, 每行字符不超过 80 个字符 #include <stdio.h> #include <string.h> #define LINES 500 #define Nline 80 FILE *fp; char rfname[40], wfname[40]; char lines[lines][nline+1]; char *lptr[lines]; void main() { int n, i, j; char *t; printf(" 输入文件名?\n "); scanf(" %s%*c ", rfname); if ((fp = fopen(rfname, " r ")) == NULL) { printf(" 不能打开输入文件 %s\n ", rfname); return ; } 程序设计 年秋 56

57 指针数组示例 -3( 续 ) 从文件输入字符行, 对输入字符行排序后输出到另一文件 ( 续 ) n = 0; while(n<lines && fgets(lines[n], Nline, fp)!= NULL) n++; /* fgets 从文件输入字符行, 存储到数组中 */ fclose(fp); /* 将输入的诸字符串的首字符指针置入指针数组 */ for(i = 0; i < n; i++) lptr[i] = *(lines + i); /* &lines[i][0] */ for(j = 1; j < n; j++) for(i = 0; i < n-j; i++) if (strcmp(lptr[i], lptr[i+1]) > 0) { t = lptr[i]; lptr[i] = lptr[i+1]; lptr[i+1] = t; } printf(" 输出文件名?\n "); scanf(" %s%*c ", wfname); fp = fopen(wfname, w ); for(i = 0; i < n; i++) fprintf(fp, " %s ", lptr[i]); fclose(fp); printf("\n\n\n"); for(i = 0; i < n; i++) printf("%s ", lptr[i]); printf("\n\n\n"); } 程序设计 年秋 57

58 指针数组 ( 续 ) 当指针数组的元素分别指向两维数组各行首元素时, 也可用指针数组引用两维数组的元素 以下代码说明指针数组引用两维数组元素的方法 int a[10][20], i; int *b[10]; for(i = 0; i < 10; i++) b[i] = &a[i][0]; /* b[i] 指向数组元素 a[i][0] */ 则表达式 a[i][j] 与表达式 b[i][j] 引用同一个元素, 即从指针数组方向来看, 因 b[i] 指向元素 a[i][0],*(b[i]+j) 用元素 a[i][j] 程序设计 年秋 58

59 指针数组 ( 续 ) 当指针数组的元素指向不同的一维指针数组的元素时, 也可通过指针数组, 把它们当作两维数组那样来引用 如以下代码所示 char w0[ ] = Sunday, w1[ ] = Monday, w2[ ] = Tuesday, w3[ ] = Wednesday, w4[ ] = Thursday, w5[ ] = Friday, w6[ ] = Saturday ; char *wname[] = {w0,w1, w2, w3, w4, w5, w6}; 则语句 for(i = 0; i <= 6; i++ ) printf( %s\n, wname[i]); 输出星期英文名称 wname[2][4] 引用字符 w2[4], 其值为 d 程序设计 年秋 59

60 指针数组程序例 以下例子程序把一维数组分割成不等长的段, 从指针数组方向来看, 把它当作两维数组来处理 #include <stdio.h> #define N 8 int p[n*(n+1)/2], i, j, *pt[n]; void main() { for(pt[0] = p, i = 1; i < N; i++) pt[i] = pt[i-1] + i; for(i = 0; i < N; i++) { pt[i][0] = pt[i][i] = 1; for(j = 1; j < i; j++) pt[i][j] = pt[i-1][j-1] + pt[i-1][j]; } for(i = 0; i < N; i++) { printf("%*c", 40-2*i, ); for(j = 0; j <= i; j++) printf("%4d", pt[i][j]); printf("\n"); } } 程序产生如下形式的二项式的系数三角形 程序设计 年秋 60

61 多级指针 当指针变量 pp 所指变量 ip 又是一种指针时,pp 是一种指向指针的指针, 称指针变量 pp 是一种多级指针 定义指向指针变量的指针变量的一般形式为类型说明符 ** 变量名 ; 首先定义变量为指针变量, 其次是该变量能指向一种指针对象, 最后是被指向的指针对象能指向的对象的类型 例如,int **pp, *ip, i; ip = &i; pp = &ip; 定义说明 pp 是指向指针的指针变量 ; 它能指向的是这样一种指针对象, 该指针对象是能指向 int 型的指针变量 如上述代码让 pp 指向指针变量 ip,ip 指向整型变量 i 程序设计 年秋 61

62 多级指针 ( 续 ) 多级指针与指针数组有密切的关系 若有指针数组 char *lines[ ] = { ADA, ALGOL, C, C++, FORTRAN, PASCAL }; 则 lines 指针数组的每个元素分别指向以上字符串常量的首字符 在这里数组名 lines 可以作为它的首元素 lines[0] 的指针,lines+k 是元素 lines[k] 的指针 lines[k] 也是指针, 表达式 lines+k 的值是一种指针的指针 如有必要还可引入指针变量 cp, 让它指向数组 lines 的某元素, 如 cp = &lines[k] 这样,cp 就是指向指针型数据 的指针变量 在这里,cp 是指向字符指针的指针变量, 它应被定义成 char **cp; 程序设计 年秋 62

63 多级指针 ( 续 ) 对于指向字符指针的指针变量的定义 char **cp; 为了定义这样的 cp, 它的前面有两个 * 号 由于 * 自右向左结合, 首先是 *cp 表示 cp 是指针变量, 再有 **cp 表示 cp 能指向的是某种指针类型, 最后 char **cp 表示指针变量 cp 能指向字符指针数据对象 如果有赋值 cp = &lines[1], 让它指向数组元素 lines[1], 则 *cp 的表示引用 lines[1], 它也是一个指针, 指向字符串 ALGOL 的首字符 如再引用指针 *cp 所指内容, 有 **cp 表示引用 lines[1][0], 其值是字符 A 程序设计 年秋 63

64 多级指针示例 下面代码实现顺序输出指针数组 lines 各元素所指字符串 for(cp = lines; cp < lines+6; cp++) printf( %s\n, *cp); 下面代码是采用 %c 格式, 逐一输出字符串字符, 实现顺序输出指针数组 lines 各元素所指的字符串 for(i = 0; i < 6; i++) { /* 设 i 和 j 是 int 类型 */ for(j = 0; lines[i][j]!= \0 ; j++) printf( %c, lines[i][j]); printf( \n ); } 程序设计 年秋 64

65 多级指针示例 ( 续 ) 设有数组 a[] 和指针数组 pt[] 有以下代码所示的关系 int a[ ] = { 2, 4, 6, 8, 10}; int *pt[ ] = { &a[3], &a[2], &a[4], &a[0], &a[1]}; int **p; 下面的代码利用指针数组 pt[] 和指针的指针 p, 遍历数组 a[] for(p = pt; p < pt + 5; p++) printf( %d\t, **p); 上例说明指针的指针与指针数组有密切关系, 指向指针数组元素的指针即为指针的指针, 如以上程序中的指针变量 p 上述代码首先让它指向指针数组的首元素, 然后循环让它顺序遍历指向指针数组的各元素, 表记 *p 能引用 p 所指的数组元素,**p 能引用 p 所指数组元素所指的变量 程序中用 **p 访问数组 a[] 的元素 程序设计 年秋 65

66 本讲小结 字符数组和字符串 字符数组 字符串 字符串处理函数 指针和数组 指向数组元素的指针 指向字符串的指针 指向数组的指针 指针数组 多级指针 程序设计 年秋 66

67 第四章小结 数组的基本概念 一维数组 多维数组 字符数组和字符串 指针和数组 程序设计 年秋 67

68 第四章作业 思考题与习题 第 7,9,15,17,19 题 程序设计 年秋 68