一维数组：从定义到实战

数组这东西，说白了就是一块连续的内存空间，里面存了一堆相同类型的数据。我刚开始学C语言时，总觉得数组没啥了不起的，直到后来做嵌入式项目，才发现数组简直是数据管理的基石。

你想想看，如果没有数组，你要存100个学生的成绩，难道要定义100个变量？那代码写出来自己都不想看。数组就是来解决这个问题的。

1.1 一维数组的定义

定义数组的语法很简单：

类型 数组名[元素个数];

举个例子：

int scores[100];      // 100个整型成绩
float temperatures[50]; // 50个温度值
char name[20];        // 20个字符的字符串

这里有个坑，我必须要说——数组的大小必须是常量，不能是变量。至少在C89标准下是这样的。我在项目中遇到过有人这么写：

int n = 10;
int arr[n];  // 这在C89中是错误的！

1.2 数组的初始化

初始化数组有几种常见方式，我习惯用第一种：

// 方式1：完全初始化
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

// 方式2：部分初始化，未指定的补0
int b[5] = {1, 2};  // 等价于 {1, 2, 0, 0, 0}

// 方式3：不指定大小，编译器自动计算
int c[] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 自动推断为5个元素

// 方式4：全部初始化为0
int d[100] = {0};  // 所有元素都是0

1.3 数组元素的访问

访问数组元素用下标运算符 []：

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
printf("%d\n", arr[0]);  // 输出10
printf("%d\n", arr[2]);  // 输出30
arr[3] = 99;             // 修改第4个元素为99

这里有个冷知识——arr[i] 本质上等价于 *(arr + i)。所以你也可以写成 i[arr]，虽然没人这么干。嗯，知道就好，别真这么写，会被同事打的。

1.4 数组的遍历

遍历数组最常用的就是 for 循环：

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

for (i = 0; i < 5; i++) {
    printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);
}

遍历时要注意循环条件。我见过有人写成 i <= 5，结果越界访问了 arr[5]，那个位置存的是啥？天知道。这种bug最难查，因为它可能偶尔不报错，但关键时刻就崩。

1.5 数组的排序：冒泡排序

排序是数组的经典操作。冒泡排序虽然效率不高（O(n²)），但胜在简单直观，适合入门。它的原理就像气泡往上冒——每次比较相邻两个元素，把大的往后挪。

void bubble_sort(int arr[], int n) {
    int i, j, temp;
    
    for (i = 0; i < n - 1; i++) {
        // 每轮把最大的元素"冒"到最后
        for (j = 0; j < n - 1 - i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                // 交换
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

为什么内层循环要减去 i？因为每轮结束后，最后 i 个元素已经排好了，不用再比较。这是一个小优化，但能省不少事。

1.6 数组的查找：线性查找

线性查找，说白了就是从头到尾挨个找。数据量小的时候挺好用，数据量大了就慢了。

int linear_search(int arr[], int n, int target) {
    int i;
    
    for (i = 0; i < n; i++) {
        if (arr[i] == target) {
            return i;  // 找到了，返回下标
        }
    }
    
    return -1;  // 没找到，返回-1
}

调用示例：

int scores[] = {78, 85, 92, 67, 88};
int pos = linear_search(scores, 5, 92);

if (pos != -1) {
    printf("找到了，位置是：%d\n", pos);
} else {
    printf("没找到\n");
}

线性查找的时间复杂度是 O(n)。如果数组是有序的，可以用二分查找，效率高得多。这个我们后面会讲。

知识体系总览

下面这张图把本章的核心内容串起来了，你可以对照着复习：

避坑指南

最后，我把自己踩过的坑总结一下，你遇到了可以少走弯路：

• 越界访问： 我曾经在嵌入式项目中，数组越界写到了别的变量上，导致系统随机死机。排查了三天才发现是数组下标多写了1。
• 未初始化： 局部数组不初始化，里面是垃圾值。我建议定义时就初始化，哪怕只是 {0}。
• 数组作为函数参数： 数组名传进函数后，会退化为指针，sizeof 就失效了。所以必须同时传数组长度。
• 冒泡排序的优化： 如果某一轮没有发生交换，说明已经有序了，可以提前退出。这个优化在数据接近有序时效果明显。

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