C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 教案 第6章 數(shù)組

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教案第6章數(shù)組授課內(nèi)容第6章數(shù)組任課教師授課形式理實(shí)一體任課班級(jí)教學(xué)方法本節(jié)采用以教師為主導(dǎo)，在教學(xué)過(guò)程中同時(shí)采用提問(wèn)法、討論法和互動(dòng)式教學(xué)方法。教學(xué)重點(diǎn)（1）理解數(shù)組的概念。（2）掌握數(shù)組聲明。（3）掌握數(shù)組賦值。教學(xué)難點(diǎn)數(shù)組解決實(shí)際問(wèn)題。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)（1）熟練掌握一維數(shù)組的定義、初始化及數(shù)組元素的引用。（2）能夠根據(jù)實(shí)際情況恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用一維數(shù)組解決實(shí)際問(wèn)題。技能目標(biāo)能夠根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)用一維數(shù)組、二維數(shù)組解決實(shí)際問(wèn)題。素質(zhì)目標(biāo)（1）學(xué)習(xí)數(shù)組的定義，即具備相同的數(shù)據(jù)類型的數(shù)的有序集合，明白物以類聚、人以群分的道理，要懂得朋友對(duì)個(gè)人的影響是相當(dāng)大的，要謹(jǐn)慎交友。（2）數(shù)組元素在數(shù)組中的排列序號(hào)是確定的，各個(gè)元素必須按照自己的序號(hào)在程序中出現(xiàn)和運(yùn)算。人生也同樣需要按部就班。（3）將雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)元素，通過(guò)一定的方法按關(guān)鍵字順序排列的過(guò)程叫排序。人們通過(guò)認(rèn)識(shí)客觀世界，認(rèn)識(shí)各種事物和對(duì)象的組成要素、相互聯(lián)系、結(jié)構(gòu)功能及它們的發(fā)展演變規(guī)律，即事物的有序性，來(lái)促成事物不斷從無(wú)序向有序方向轉(zhuǎn)化。同樣每個(gè)人的人生也是有序的。思政目標(biāo)鼓勵(lì)學(xué)生與正能量的人交往，樹(shù)立正確的交友觀和價(jià)值觀，國(guó)家安全與信息安全，樹(shù)立遠(yuǎn)大的理想和抱負(fù)。教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容教學(xué)步驟及內(nèi)容：教學(xué)過(guò)程：復(fù)習(xí)舊課導(dǎo)出新課講授新課6.1一維數(shù)組6.1.1引出問(wèn)題在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求多種多樣。對(duì)同一個(gè)小組3名學(xué)生可以用整型變量p1、整型變量p2和整型變量p3來(lái)表示這3個(gè)學(xué)生的政治面貌。輸出這些學(xué)生的政治面貌時(shí)，可以使用以下語(yǔ)句：printf("%c%c%c",p1,p2,p3);但是對(duì)一個(gè)班級(jí)的30個(gè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，就需要定義30個(gè)變量，顯得十分繁瑣。簡(jiǎn)便解決這類問(wèn)題的方法就是使用數(shù)組來(lái)表示。數(shù)組是指一組類型相同的變量，它使用一個(gè)數(shù)組名標(biāo)識(shí)，每個(gè)數(shù)組元素都是通過(guò)數(shù)組名和元素的相對(duì)位置（下標(biāo)）來(lái)引用的，數(shù)據(jù)元素在內(nèi)存中占有連續(xù)的內(nèi)存單元。學(xué)生的政治面貌屬于同一數(shù)據(jù)類型，政治面貌都是字符型變量，可通過(guò)不同的標(biāo)號(hào)來(lái)區(qū)分這30個(gè)學(xué)生，該標(biāo)號(hào)稱為下標(biāo)。下標(biāo)的變化是有規(guī)律的，可使用循環(huán)來(lái)處理這些數(shù)據(jù)。例如，for(i=0;i<30;i++) printf("%c",p[i]);6.1.2一維數(shù)組的定義數(shù)組元素屬于同一數(shù)據(jù)類型，先后次序確定，用數(shù)組名和下標(biāo)標(biāo)識(shí)。一維數(shù)組是指具有一個(gè)下標(biāo)的數(shù)組。一維數(shù)組用于存儲(chǔ)一行或一列的數(shù)據(jù)，一維數(shù)組定義一般格式如下：類型標(biāo)識(shí)符數(shù)組名[元素個(gè)數(shù)];其中，類型標(biāo)識(shí)符是對(duì)數(shù)組元素類型的定義，可以是int型、float型、char型以及后面章節(jié)要學(xué)習(xí)到的指針、結(jié)構(gòu)體和共用體等各種復(fù)合數(shù)據(jù)類型。每個(gè)數(shù)組的元素類型是一致的，即所定義的數(shù)組類型一致；數(shù)組名的命名同樣要遵守標(biāo)識(shí)符的命名規(guī)范；“[]”為數(shù)組定義的分界符號(hào)。元素個(gè)數(shù)一般是常量，由它確定數(shù)組的大小，因?yàn)閿?shù)組元素所占的內(nèi)存單元大小是由數(shù)組元素類型和元素個(gè)數(shù)決定的。例如，定義“inta[5];”，該數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型為int整型。數(shù)組名為a，是數(shù)組存儲(chǔ)區(qū)的首地址，即存放數(shù)組第一個(gè)元素的地址。數(shù)組的大小為5。數(shù)組元素的下標(biāo)是從0開(kāi)始的，而不是從1開(kāi)始的，數(shù)組的元素最大下標(biāo)值為元素個(gè)數(shù)-1。數(shù)組a的元素為：a[0]，a[1]，a[2]，a[3]，a[4]。數(shù)組可分為靜態(tài)數(shù)組和動(dòng)態(tài)數(shù)組。靜態(tài)數(shù)組是指在運(yùn)行時(shí)元素的個(gè)數(shù)不可以改變；動(dòng)態(tài)數(shù)組則是允許在運(yùn)行時(shí)改變?cè)氐膫€(gè)數(shù)。在說(shuō)明一個(gè)數(shù)組后，系統(tǒng)會(huì)在內(nèi)存中分配一段連續(xù)的空間用于存放數(shù)組元素。編譯時(shí)分配連續(xù)內(nèi)存字節(jié)數(shù)=數(shù)組元素個(gè)數(shù)*sizeof(元素?cái)?shù)據(jù)類型)。6.1.3一維數(shù)組元素的引用C語(yǔ)言規(guī)定只能逐個(gè)引用數(shù)組元素，而不能一次引用整個(gè)數(shù)組。一維數(shù)組的引用格式如下：數(shù)組名[下標(biāo)];其中，下標(biāo)表示數(shù)組中的某一個(gè)元素的順序號(hào)，必須是整型常量、整型變量或整型表達(dá)式。例如，a[3]、a[3+2]、a[i]、a[i++]、a[i+j]。在引用一維數(shù)組元素時(shí)要注意以下4個(gè)問(wèn)題。（1）引用時(shí)，下標(biāo)值若不是整型，C語(yǔ)言系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)取整。例如，a[5.6]相當(dāng)于a[5]。（2）下標(biāo)從0開(kāi)始，而不是從1開(kāi)始。（3）若數(shù)組的元素個(gè)數(shù)為n，則下標(biāo)表達(dá)式的范圍是從0到n-1，共n個(gè)整數(shù)，引用時(shí)的下標(biāo)不能超過(guò)或等于定義時(shí)的下標(biāo)值，若超出這個(gè)范圍就稱為數(shù)組下標(biāo)越界。例如，inta[5];a[5]=23;C語(yǔ)言對(duì)數(shù)組不進(jìn)行越界檢查，因此，編譯時(shí)沒(méi)有錯(cuò)誤提示，使用時(shí)要注意。（4）數(shù)組元素可以像普通數(shù)據(jù)一樣進(jìn)行賦值和算術(shù)運(yùn)算以及輸入和輸出操作。6.1.4一維數(shù)組的初始化數(shù)組的初始化是指在定義數(shù)組的同時(shí)，給其數(shù)組元素賦初值。數(shù)組初始化是在編譯階段進(jìn)行的，這樣就會(huì)減少程序的運(yùn)行時(shí)間，從而提高程序效率。主要有以下3種情況。（1）全部初始化。將各個(gè)數(shù)組元素的初值放在一對(duì)大括號(hào)中，數(shù)值的個(gè)數(shù)與數(shù)組元素的個(gè)數(shù)一一對(duì)應(yīng)。賦值時(shí)，從左向右依次將大括號(hào)內(nèi)的每個(gè)數(shù)賦給數(shù)組中的對(duì)應(yīng)元素。例如，inta[6]={0,1,2,3,4,5};等價(jià)于a[0]=0，a[1]=1，a[2]=2，a[3]=3，a[4]=4，a[5]=6。（2）部分初始化。可對(duì)部分元素賦初值，此時(shí)，未賦值元素將自動(dòng)初始化為0。例如，inta[6]={0,1,2,3};等價(jià)于a[0]=0，a[1]=1，a[2]=2，a[3]=3，a[4]=0，a[5]=0。inta[6]={0,3,0,0,7};該數(shù)組共6個(gè)元素，其中：a[1]=3，a[4]=7，其余元素的初值都為0。等價(jià)于a[0]=0，a[1]=3，a[2]=0，a[3]=0，a[4]=7，a[5]=0。（3）若對(duì)全部元素賦初值，則可省略數(shù)組下標(biāo)。例如，inta[]={0,1,2,3,4,5};等價(jià)于inta[6]={0,1,2,3,4,5};6.1.5數(shù)組元素的輸入與輸出scanf()函數(shù)和printf()函數(shù)不能一次處理整個(gè)數(shù)組的多個(gè)元素，只能通過(guò)循環(huán)語(yǔ)句逐個(gè)處理，當(dāng)下標(biāo)i取不同值時(shí)，a[i]代表不同的數(shù)組元素。6.1.6一維數(shù)組的應(yīng)用通過(guò)下列一維數(shù)組經(jīng)典案例的學(xué)習(xí)，讀者需要掌握數(shù)組常用操作的編程方法。與此同時(shí)，這些實(shí)例中有關(guān)數(shù)組的操作語(yǔ)句可以直接或間接嵌入其他應(yīng)用程序中作為預(yù)制件使用。6.2二維數(shù)組6.2.1二維數(shù)組的定義二維數(shù)組主要用于存放矩陣形式的數(shù)據(jù)，如二維表格等。其一般格式如下：類型標(biāo)識(shí)符數(shù)組名[常量表達(dá)式式1][常量表達(dá)式2];其中，常量表達(dá)式1是數(shù)組元素的行數(shù)，常量表達(dá)式2是數(shù)組元素的列數(shù)。數(shù)據(jù)元素個(gè)數(shù)為常量表達(dá)式1×常量表達(dá)式2。與一維數(shù)組相同，下標(biāo)值從0開(kāi)始。例如，定義“inta[3][4];”該數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型為整型，數(shù)組名為a，數(shù)組的大小為3×4=12個(gè)。二維數(shù)組的下標(biāo)在兩個(gè)方向上變化，下標(biāo)變量在數(shù)組中的位置處于一個(gè)平面之中，而不是像一維數(shù)組那樣只是一個(gè)向量，然而，內(nèi)存是連續(xù)編址的，也就是說(shuō)，內(nèi)存單元是按一維線性排列的。在內(nèi)存中存放二維數(shù)組，一般是按行序優(yōu)先進(jìn)行排列，即存放完一行之后，順序放入第二行，以此類推。二維數(shù)組a[3][4]可以看成由3個(gè)元素組成的一維數(shù)組，每個(gè)元素a[i]又是包含4個(gè)元素的一維數(shù)組。數(shù)組在內(nèi)存中按行順序先存放a[0]行，再存放a[1]行，最后存放a[2]行。每行中的4個(gè)元素也依次存放。數(shù)組a為整型數(shù)據(jù)類型，為每個(gè)元素占2字節(jié)的內(nèi)存空間。6.2.2二維數(shù)組元素的引用和一維數(shù)組元素的引用一樣，二維數(shù)組元素也是通過(guò)數(shù)組名和下標(biāo)來(lái)引用的，只是這里需要兩個(gè)下標(biāo)。二維數(shù)組元素引用的格式如下：數(shù)組名[行下標(biāo)表達(dá)式][列下標(biāo)表達(dá)式]例如，inta[2][3];a[1][2]=5;將第2行第3個(gè)元素賦值為5。在引用二維數(shù)組元素時(shí)要注意以下3個(gè)問(wèn)題。（1）下標(biāo)同一維數(shù)組一樣，可以是整型常量或是整型表達(dá)式。行下標(biāo)表達(dá)式的取值范圍為0~行數(shù)-1，列下標(biāo)表達(dá)式的取值范圍為0~列數(shù)-1。（2）對(duì)基本數(shù)據(jù)類型的變量所能進(jìn)行的各種操作，也都適合于同類型的二維數(shù)組元素。（3）要引用二維數(shù)組的全部數(shù)據(jù)，就要遍歷二維數(shù)組，通常應(yīng)使用二層嵌套的for循環(huán)：一般常把二維數(shù)組的行下標(biāo)作為外循環(huán)的控制變量，把列下標(biāo)作為內(nèi)循環(huán)的控制變量。6.2.3二維數(shù)組的初始化二維數(shù)組的初始化也是在類型說(shuō)明時(shí)給各個(gè)下標(biāo)變量賦初值。主要有以下3種情況。（1）分行初始化。例如，inta[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}};等價(jià)于a[0][0]=1，a[0][1]=2，a[0][2]=3，a[1][0]=4，a[1][1]=5，a[1][2]=6。也可以按行連續(xù)賦值。例如，inta[2][3]={1,2,3,4,5,6};（2）部分初始化。例如，inta[2][3]={{1},{2,3}};等價(jià)于a[0][0]=1，a[0][1]=0，a[0][2]=0，a[1][0]=2，a[1][1]=3，a[1][2]=0。（3）若對(duì)全部元素賦初值，行數(shù)可以省略，但列數(shù)不能默認(rèn)。例如，inta[2][3]={1,2,3,4,5,6};等價(jià)于inta[][3]={1,2,3,4,5,6};6.2.4二維數(shù)組的應(yīng)用6.3字符數(shù)組6.3.1字符數(shù)組的定義字符數(shù)組是數(shù)組元素類型為字符型的數(shù)組，字符數(shù)組中的每一個(gè)元素均為字符類型。字符數(shù)組包括一維字符數(shù)組和二維字符數(shù)組。一維字符數(shù)據(jù)一般格式如下：char數(shù)組名[常量表達(dá)式];例如，定義“chars[10];”該數(shù)組元素的類型為字符型，數(shù)組名為s，數(shù)組的長(zhǎng)度為10。定義“charstr[3][5];”該數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型為字符型，數(shù)組名為str，數(shù)組的大小為3×5=15個(gè)。6.3.2字符數(shù)組的初始化字符數(shù)組同樣允許在定義時(shí)進(jìn)行初始化賦值。字符數(shù)組初始化的過(guò)程與數(shù)值型數(shù)組初始化的過(guò)程類似。主要有以下4種情況。1.逐個(gè)字符賦值例如，charch[5]={'C','H','I','N','A'};等價(jià)于a[0]='C'，a[1]='H'，a[2]='I'，a[3]='N'，a[4]='A'。2.用字符串常量賦值把字符串存入一個(gè)數(shù)組時(shí)，結(jié)束符\0一起存入數(shù)組，并以此作為該字符串的結(jié)束標(biāo)志。因此，計(jì)算字符數(shù)組長(zhǎng)度時(shí)，至少為字符串長(zhǎng)度加1.例如，charch[6]={"CHINA"};等價(jià)于a[0]='C'，a[1]='H'，a[2]='I'，a[3]='N'，a[4]='A'，a[5]='\0'。3.若字符數(shù)組為全部顯式賦值，則字符數(shù)組的長(zhǎng)度可以由初值確定例如，charch[5]={'C','H','I','N','A'};編譯系統(tǒng)會(huì)計(jì)算出該字符數(shù)組ch的長(zhǎng)度是5。4.部分初始化，其中未賦值的元素會(huì)自動(dòng)賦值為“\0”例如，charch[5]={'C','H','I'};等價(jià)于a[0]='C'，a[1]='H'，a[2]='I’'，a[3]='\0'，a[4]='\0'。6.3.3字符數(shù)組的應(yīng)用6.3.4字符串C語(yǔ)言沒(méi)有提供專門的字符串?dāng)?shù)據(jù)類型，可以通過(guò)字符數(shù)組來(lái)處理字符串。但必須在字符數(shù)組末尾加上串結(jié)束符“\0”，以此作為該字符串是否結(jié)束的標(biāo)志。1.字符數(shù)組的初始化字符數(shù)組的初始化有兩種方法。（1）用字符常量初始化數(shù)組。用字符常量給字符數(shù)組賦初值時(shí)，要用大括號(hào)將賦值的字符常量括起來(lái)。例如，charstr[6]={'C','H','I','N,'A','\0'};該數(shù)組str[6]被初始化為“CHINA”，最后一個(gè)元素的賦值'\0'可以省略。（2）用字符串常量初始化數(shù)組。例如，charstr[6]={"CHINA"};等價(jià)于charstr[6]="CHINA";2.字符串的結(jié)束標(biāo)志“\0”計(jì)算字符數(shù)組長(zhǎng)度時(shí)，至少為字符串長(zhǎng)度加1。例如，“CHINA”共5個(gè)字符，在內(nèi)存占6字節(jié)，字符串自身長(zhǎng)度為5。字符在內(nèi)存中以字符的ASCII碼形式存放。3.字符數(shù)組的輸入輸出字符數(shù)組的輸入輸出主要有兩種方式。（1）逐個(gè)字符輸入輸出。格式化輸入輸出函數(shù)可以輸入輸出任何類型的數(shù)據(jù)。若要輸入輸出字符，使用格式符%c。從鍵盤讀取一個(gè)字符：scanf("%c",數(shù)組元素地址);向顯示器輸出一個(gè)字符：printf("%c",數(shù)組元素地址);使用字符輸入輸出函數(shù)。getchar()函數(shù)為字符輸入函數(shù)，調(diào)用格式為：getchar();putchar()函數(shù)為字符輸出函數(shù)，調(diào)用格式為：putchar(字符名);（2）整個(gè)字符串一次輸入輸出。利用格式化輸入輸出函數(shù)輸出字符串，使用格式符%s。從鍵盤讀取一串字符：scanf("%s",數(shù)組名);向顯示器輸出一串字符：printf("%s",數(shù)組名);使用字符串輸入輸出函數(shù)。gets()函數(shù)為字符串輸入函數(shù)，調(diào)用格式為：gets(字符串?dāng)?shù)組名)。puts()函數(shù)為字符串輸出函數(shù)，調(diào)用格式為：puts(字符串?dāng)?shù)組名)。6.3.5常用字符串處理函數(shù)C語(yǔ)言函數(shù)庫(kù)提供了豐富的函數(shù)集，需要在程序開(kāi)頭添加預(yù)編譯命名：#include<string.h>1.字符串長(zhǎng)度—strlen()函數(shù)strlen()函數(shù)是返回字符串的實(shí)際長(zhǎng)度（不包含字符串結(jié)束標(biāo)志'\0'）并作為函數(shù)返回值。strlen()函數(shù)一般格式如下：strlen(字符數(shù)組名)2.字符串連接—strcat()函數(shù)strcat()函數(shù)把字符數(shù)組2中的字符串連接到字符數(shù)組1中字符串的后面，并刪除字符串1后面的串結(jié)束標(biāo)志'\0'，新串以字符數(shù)組2的'\0'作為結(jié)束標(biāo)志。返回值是字符數(shù)組1的首地址。strcat()函數(shù)一般格式如下：strcat(字符數(shù)組1,字符數(shù)組2)3.字符串拷貝—strcpy()函數(shù)strcpy()函數(shù)把字符數(shù)組2中的字符串拷貝到字符數(shù)組1中。串結(jié)束標(biāo)志'\0'也一同拷貝。字符數(shù)組2，也可以是一個(gè)字符串常量，這時(shí)相當(dāng)于把一個(gè)字符串賦予一個(gè)字符數(shù)組。返回值是字符數(shù)組1的首地址。strcpy()函數(shù)一般格式如下：strcpy(字符數(shù)組1,字符數(shù)組2)4.字符串比較—strcmp()函數(shù)strcmp()函數(shù)將兩個(gè)數(shù)組中的字符串從左至右逐個(gè)比較，比較字符的ASCII碼大小，直到遇到不同字符或'\0'為止。返回值是int型整數(shù)。（1）若字符串1=字符串2，返回值為0。（2）若字符串1>字符串2，返回正整數(shù)。（3）若字符串1<字符串2，返回負(fù)整數(shù)。strcmp()函數(shù)一般格式如下：strcmp(字符數(shù)組1,字符數(shù)組2)6.3.6字符串處理函數(shù)的應(yīng)用6.4常見(jiàn)錯(cuò)誤分析6.4.1數(shù)組下標(biāo)越界在定義數(shù)組時(shí)，將定義的“元素個(gè)數(shù)”誤認(rèn)為是“可使用的最大下標(biāo)值”就會(huì)出現(xiàn)下標(biāo)越界問(wèn)題。6.4.2二維數(shù)組的引用錯(cuò)誤初學(xué)者很容易將數(shù)學(xué)中的用法習(xí)慣性地用于C程序中。6.4.3給字符數(shù)組賦值字符串初學(xué)者由于看到數(shù)組初始化的情形，就以為能夠把字符串賦給一個(gè)數(shù)組。6.5回文字符串應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)6.5.1實(shí)戰(zhàn)背景回文串，是一種特殊的字符串，它從左往右讀和從右往左讀是一樣的。6.5.2實(shí)戰(zhàn)目的（1）掌握字符數(shù)組定義、輸入輸出使用方法。（2）字符串處理函數(shù)gets()函