C 語言中的數組：高效數據管理的入門

你好，有抱負的編程者！我很興奮能成為你進入 C 語言數組世界的引路人。作為一個教學超過十年的編程老師，我可以向你保證，掌握數組將會在你的編程冒險中起到遊戲規則改變者的作用。那麼，我們就來看看吧！

C 語言中數組是什麼？

想像你正在籌備一個生日派對，並需要記錄所有賓客的年齡。如果你為每個賓客的年齡創建一個獨立的變量，豈不是比擁有一個能夠存儲所有年齡的單一容器更好？這正是 C 語言中數組的作用！

數組是同一數據類型的元素集合，它們存儲在連續的內存位置中。這就像一行盒子，每個盒子都裝有一個數據。

以下是一個簡單的視覺化：

+---+---+---+---+---+
| 5 | 8 | 2 | 1 | 9 |
+---+---+---+---+---+
0   1   2   3   4

這個數組包含 5 個整數，每個盒子（元素）都可以通過其索引（下面的數字）訪問。

我們為什麼在 C 語言中使用數組？

數組由於以下幾個原因而非常有用：

1. 高效的存儲：它們允許我們在單一的名稱下存儲多個同一類型的元素。
2. 簡單的訪問：我們可以快速地通過索引訪問任何元素。
3. 簡化的代碼：數組使得操作大量數據變得更容易。
4. 內存效率：它們比單個變量使用內存更有效率。

在 C 語言中聲明數組

聲明數組就像預訂一組停車位。你需要指定它將要存儲的數據類型以及它將包含多少個元素。

語法是：

數據類型 數組名[數組大小];

例如，聲明一個包含 5 個整數的數組：

int ages[5];

這在內存中為 5 個整數預留了空間。

在 C 語言中初始化數組

現在，我們已經聲明了數組，讓我們在裡面放入一些數據！有幾種方法可以初始化數組：

1. 在聲明時初始化：

int ages[5] = {25, 30, 22, 28, 33};

2. 部分初始化：

int ages[5] = {25, 30}; // 其餘的將被填充為 0

3. 在不指定大小的情况下初始化：

int ages[] = {25, 30, 22, 28, 33}; // 大小自動設為 5

4. 在聲明後初始化：

int ages[5];
ages[0] = 25;
ages[1] = 30;
// ...以此類推

在 C 語言中獲取數組的大小

這裡有一個我經常與學生分享的小技巧。為了找到數組的大小，你可以使用 sizeof 運算符：

int ages[] = {25, 30, 22, 28, 33};
int size = sizeof(ages) / sizeof(ages[0]);
printf("數組有 %d 個元素\n", size);

這是因為 sizeof(ages) 給出數組總的字節數，而 sizeof(ages[0]) 給出一個元素的大小。將這兩個數字相除給我們元素的數量。

在 C 語言中訪問數組元素

記得我們的盒子行嗎？我們可以使用索引訪問任何盒子。在 C 語言中，數組的索引從 0 開始。

int ages[] = {25, 30, 22, 28, 33};
printf("第一個年齡是：%d\n", ages[0]);  // 輸出：25
printf("第三個年齡是：%d\n", ages[2]);  // 輸出：22

我們也可以修改元素：

ages[1] = 31;  // 將第二個元素從 30 改為 31

關於 C 語言數組的更多內容

讓我們探討一些更高级的概念：

多維數組

將這些看作是數組的數組。例如，一個 2D 數組就像一個網格或一個表格。

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

printf("在第 1 行第 2 列的元素是：%d\n", matrix[1][2]);  // 輸出：6

數組與循環

數組和循環是最好的朋友！我們經常使用循環來處理數組元素：

int scores[] = {85, 92, 78, 95, 88};
int sum = 0;

for (int i = 0; i < 5; i++) {
sum += scores[i];
}

float average = (float)sum / 5;
printf("平均分數是：%.2f\n", average);

數組與函數

我們可以將數組傳遞給函數：

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

int main() {
int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
printArray(numbers, 5);
return 0;
}

以下是一個總結一些常見數組操作的表格：

操作	語法	示例
聲明	type name[size];	int ages[5];
初始化	type name[] = {val1, val2, ...};	int ages[] = {25, 30, 22};
訪問	name[index]	int first = ages[0];
修改	name[index] = value;	ages[1] = 31;
大小	sizeof(name) / sizeof(name[0])	int size = sizeof(ages) / sizeof(ages[0]);

記住，數組是你編程工具包中的強大工具。它們起初可能看起來有點棘手，但隨著練習，你會發現它們是不可或缺的。持續編程，保持好奇心，並不要猶豫在你的程序中試驗數組！

Credits: Image by storyset