谭浩强《C程序设计》(第五版)互动课件

📋第六章知识体系总览

数组的概念与意义
一维数组的定义与初始化
数组元素的引用与遍历
二维数组（矩阵）
字符数组与字符串
字符串处理函数
冒泡排序 / 选择排序
顺序查找 / 折半查找

💡 核心思想：数组是同类型数据的有序集合，在内存中连续存放。下标从 0 开始，越界访问是常见 Bug 来源，务必注意！

📌 数组变量的意义

为什么需要数组？

📌 集中管理：假设要存储 100 个学生的成绩，用 int s1,s2,...,s100 需要 100 个变量名；而用 int score[100] 只需一个名字 + 下标，代码更简洁。

📌 批量处理：结合循环，数组可以用 for 循环批量访问（如计算平均分、找最大值），而普通变量只能逐个单独操作。

📌 内存连续：数组元素在内存中紧密排列，CPU 缓存命中率高，遍历效率远高于分散的变量。

🗺️本章学习路线图

① 概念
什么是数组

② 定义
类型名[长度]

③ 初始化
{ } 赋值

④ 引用
a[i] 访问

⑤ 算法
排序/查找

⑥ 字符串
字符数组

⚡ 学习建议：按顶部标签页顺序逐节学习，每节均有可交互的动画演示，学完后务必完成各节「随堂测验」！

✏️随堂小测验 — 章节概览

🔢一维数组的定义与初始化

/* 定义格式：类型符 数组名[常量表达式]; */
int a[5];               // 定义 5 个 int 型元素的数组
float score[10];       // 定义 10 个 float 型元素的数组

/* 初始化示例 */
int b[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int c[5] = {1, 2};            // 其余元素自动置 0 → {1,2,0,0,0}
int d[]  = {3, 6, 9, 12, 15};   // 长度由初值个数决定，为 5

⚠️ 注意：数组下标从 0 开始，最大合法下标为 长度-1。 a[5] 的合法范围是 a[0] ~ a[4]，访问 a[5] 是越界！

🏗️内存布局可视化

点击「生成数组」随机填充 5 元素数组，再点击任意格子高亮对应内存地址：

点击上方数组格子，查看元素的内存地址和值。

🔄数组遍历演示

用 for 循环逐个访问 5 元素数组，光标会逐格扫描：

int a[5] = {15, 42, 8, 73, 51};
for (int i = 0; i < 5; i++)
    printf("a[%d] = %d\n", i, a[i]);

准备就绪，点击「开始遍历」演示 for 循环扫描过程。

✏️随堂小测验 — 一维数组

🧮二维数组的定义与存储

/* 定义：类型符 数组名[行数][列数]; */
int a[3][4];              // 3行4列，共12个元素

/* 初始化 —— 按行分组 */
int b[3][4] = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}
};

/* 访问元素 */
printf("%d", b[1][2]);   // 输出第2行第3列 = 7

📌 二维数组在内存中按行存放：先存第0行，再存第1行…… a[i][j] 的地址 = 基址 + (i × 列数 + j) × sizeof(元素类型)

🖥️矩阵可视化演示

点击格子高亮；点击「行序遍历」查看内存顺序：

点击矩阵中的格子，或使用按钮演示遍历过程。

📐矩阵转置

/* 将矩阵 a 转置后存入 b */
for (int i = 0; i < N; i++)
    for (int j = 0; j < N; j++)
        b[j][i] = a[i][j];

原矩阵 A

→

转置矩阵 B

点击「执行转置」查看动画效果。

✏️随堂小测验 — 二维数组

📝字符数组与字符串

/* 字符数组定义 */
char s1[6] = {'H','e','l','l','o','\0'};
char s2[6] = "Hello";     // 等效写法，自动加 '\0'

/* 常用字符串函数（#include ）*/
strlen(s)              // 字符串长度（不含 '\0'）
strcpy(dst, src)       // 拷贝
strcat(s1, s2)         // 拼接
strcmp(s1, s2)         // 比较（返回 0 表示相等）

🔑 关键：C语言字符串以 \0（空字符）结尾。 char s[5]="Hello" 只能存4个字符，因为最后必须留位置给 '\0'！

🔬字符串内存结构演示

选择一个字符串，观察每个字符的存储情况（包括结尾的 \0）。

🔧字符串函数交互练习

字符串1：

字符串2：

选择操作，实时查看函数执行结果。

✏️随堂小测验 — 字符数组

⚙️排序算法演示

选择排序算法，观察 5 元素数组的逐步排序过程：

选择一种排序方式，点击按钮开始演示。

📄冒泡排序代码

void bubbleSort(int a[], int n) {
    int i, j, temp;
    for (i = 0; i < n-1; i++) {
        for (j = 0; j < n-1-i; j++) {
            if (a[j] > a[j+1]) {          // 相邻两数比较
                temp = a[j];               // 三步交换
                a[j] = a[j+1];
                a[j+1] = temp;
            }
        }
    }
}

🕐 复杂度：时间复杂度 O(n²)，空间复杂度 O(1)。每轮外层循环后，最大值"冒泡"到末尾，已排序区域逐渐扩大。

📄选择排序代码

void selectionSort(int a[], int n) {
    int i, j, minIdx, temp;
    for (i = 0; i < n-1; i++) {
        minIdx = i;
        for (j = i+1; j < n; j++)
            if (a[j] < a[minIdx]) minIdx = j;
        temp = a[i]; a[i] = a[minIdx]; a[minIdx] = temp;
    }
}

✏️随堂小测验 — 排序算法

🔍顺序查找

int seqSearch(int a[], int n, int key) {
    for (int i = 0; i < n; i++)
        if (a[i] == key) return i;    // 找到，返回下标
    return -1;                        // 未找到，返回 -1
}

查找目标：

填入要查找的值，点击「开始查找」观察逐个比较的过程。

⚡折半查找（二分查找）

✅ 前提：数组必须是有序数组！每次比较可排除一半数据，效率远高于顺序查找。时间复杂度 O(log n)。

int binarySearch(int a[], int n, int key) {
    int low = 0, high = n-1, mid;
    while (low <= high) {
        mid = (low + high) / 2;
        if      (a[mid] == key) return mid;
        else if (a[mid] <  key) low  = mid + 1;
        else                   high = mid - 1;
    }
    return -1;
}

查找目标：

填入要查找的值，观察折半区间的收缩过程。

✏️随堂小测验 — 查找算法

🧠随堂测验 — 第六章数组

第 1 题 / 共 8 题得分：0