计算机编程 - 数组

考虑这样一种情况：我们需要存储五个整数。如果我们使用编程的简单变量和数据类型概念，那么我们需要五个 `int` 数据类型的变量，程序如下所示：

#include <stdio.h>

int main() {
   int number1;
   int number2;
   int number3;
   int number4;
   int number5;
   
   number1 = 10;      
   number2 = 20;   
   number3 = 30;   
   number4 = 40; 
   number5 = 50;     

   printf( "number1: %d\n", number1);
   printf( "number2: %d\n", number2);
   printf( "number3: %d\n", number3);
   printf( "number4: %d\n", number4);
   printf( "number5: %d\n", number5);
}

这很简单，因为我们只需要存储五个整数。现在假设我们需要存储 5000 个整数。我们要使用 5000 个变量吗？

为了处理这种情况，几乎所有编程语言都提供了一个名为数组的概念。数组是一种数据结构，可以存储相同数据类型的固定大小的元素集合。数组用于存储数据集合，但通常将数组视为相同类型变量的集合更有用。

无需声明单个变量，例如 number1、number2、...、number99，只需声明一个整数类型的数组变量 `number`，并使用 number[0]、number[1] 和 ...、number[99] 来表示单个变量。这里，0、1、2、.....99 是与 `number` 变量关联的索引，它们用于表示数组中可用的单个元素。

所有数组都由连续的内存位置组成。最低地址对应于第一个元素，最高地址对应于最后一个元素。

创建数组

要在 C 中创建数组变量，程序员需要指定元素的类型和要存储在该数组中的元素数量。以下是 C 编程中创建数组的简单语法：

type arrayName [ arraySize ];

这称为一维数组。`arraySize` 必须是一个大于零的整数常量，`type` 可以是任何有效的 C 数据类型。例如，现在要声明一个名为 `number` 的 10 个元素的 `int` 类型数组，可以使用以下语句：

int number[10];

这里，`number` 是一个数组变量，足以容纳多达 10 个整数。

初始化数组

您可以在 C 中逐个初始化数组，也可以使用以下单一语句进行初始化：

int number[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

大括号 { } 中的值的数量不能大于我们在方括号 [ ] 中为数组声明的元素数量。

如果您省略数组的大小，则会创建一个足够大的数组来容纳初始化。因此，如果您编写：

int number[] = {10, 20, 30, 40, 50};

您将创建与前面示例中完全相同的数组。以下是一个为数组分配单个元素的示例：

number[4] = 50;

上述语句将数组中的第 5 个元素赋值为 50。所有数组的第一个元素的索引都是 0，也称为基索引，数组的最后一个索引将是数组的总大小减 1。下图显示了我们上面讨论的数组的图示：

访问数组元素

通过索引数组名称来访问元素。这是通过在数组名称之后方括号中放置元素的索引来完成的。例如：

int var = number[9];

上述语句将从数组中获取第 10 个元素并将值赋给 `var` 变量。以下示例使用了上述三个概念，即创建、赋值和访问数组：

在线演示

#include <stdio.h>
 
int main () {
   int number[10]; /* number is an array of 10 integers */
   int i = 0;
 
   /* Initialize elements of array n to 0 */         
   while( i < 10 ) {
	
      /* Set element at location i to i + 100 */
      number[ i ] = i + 100;
      i = i + 1;
   }
   
   /* Output each array element's value */
   i = 0;
   while( i < 10 ) {
	
      printf("number[%d] = %d\n", i, number[i] );
      i = i + 1;
   }
   
   return 0;
}

编译并执行上述代码后，将产生以下结果：

number[0] = 100
number[1] = 101
number[2] = 102
number[3] = 103
number[4] = 104
number[5] = 105
number[6] = 106
number[7] = 107
number[8] = 108
number[9] = 109

Java 中的数组

以下是使用 `new` 运算符在 Java 中创建数组的方式略有不同的等效 Java 程序。

您可以尝试执行以下程序以查看输出，该输出必须与上述 C 示例生成的相同。

在线演示

public class DemoJava {
   public static void main(String []args) {
      int[] number = new int[10];
      int i = 0;
      
      while( i < 10 ) {
		
         number[ i ] = i + 100;
         i = i + 1;
      }

      i = 0;
      while( i < 10 ) {
         System.out.format( "number[%d] = %d\n", i, number[i] );
         i = i + 1;
      }
   }
}

执行上述程序后，将产生以下结果：

number[0] = 100
number[1] = 101
number[2] = 102
number[3] = 103
number[4] = 104
number[5] = 105
number[6] = 106
number[7] = 107
number[8] = 108
number[9] = 109

Python 中的数组（列表）

Python 没有数组的概念，而是提供了一种名为列表的其他数据结构，它提供了与任何其他语言中的数组类似的功能。

以下是 Python 编写的等效程序：

在线演示

# Following defines an empty list.
number = []
i = 0

while i < 10:
   # Appending elements in the list
   number.append(i + 100)
   i = i + 1

i = 0
while i < 10:
   # Accessing elements from the list
   print "number[", i,  "] = ", number[ i ]
   i = i + 1

执行上述程序后，将产生以下结果：

number[ 0 ] =  100
number[ 1 ] =  101
number[ 2 ] =  102
number[ 3 ] =  103
number[ 4 ] =  104
number[ 5 ] =  105
number[ 6 ] =  106
number[ 7 ] =  107
number[ 8 ] =  108
number[ 9 ] =  109

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