計算概論

(IntroductiontoComputing)

主講人：馬思偉北京大學數(shù)字媒體研究所/第十七講數(shù)組、指針與函數(shù)提綱復習—指針與數(shù)組、字符串數(shù)組、指針與函數(shù)傳值調用與傳地址調用返回指針值的函數(shù)動態(tài)數(shù)組的引入靜態(tài)數(shù)組—亦即一般數(shù)組的定義數(shù)據(jù)類型數(shù)組變量名[數(shù)組大小]；inta[10];charc[10];……數(shù)組大小固定為常量,需要預知數(shù)組大小！如果數(shù)組大小不定怎么辦？動態(tài)數(shù)組！動態(tài)數(shù)組申請空間頭文件賦值訪問空間回收動態(tài)數(shù)組–申請空間用前面講過用如下方法可以定義一個數(shù)組：charname[20];//定義一個類型為char長度為20的數(shù)組。在申請動態(tài)數(shù)組之前，先定義指向動態(tài)數(shù)組的指針。例如：char*name;然后，用malloc()函數(shù)申請動態(tài)數(shù)組：

name=(char*)malloc(20);動態(tài)數(shù)組–頭文件使用前要在文件的開始包含<malloc.h>文件。例如：

#include<malloc.h> voidmain(){ double*pd; pd=(double*)malloc(sizeof(double)*50);

…… }動態(tài)數(shù)組–賦值

int*p; p=(int*)malloc(sizeof(int)*100);//一百個數(shù)組元素，每個元素類型為int *p=1;//將數(shù)組的第1個元素賦值為1 *(p+1)=2;//將數(shù)組的第2個元素賦值為2 *(p+2)=3;//將數(shù)組的第3個元素賦值為3123456789101000100410081012101610201024102810321036pP+1動態(tài)數(shù)組–賦值與靜態(tài)數(shù)組相同，動態(tài)數(shù)組的元素下標也是從0開始的。所以對上面pi所指的數(shù)組可以用如下的循環(huán)將全部元素賦初值為0：

intj; for(j=0;j<100;j++)*(pi+j)=0;動態(tài)數(shù)組–例在使用動態(tài)數(shù)組的元素時，可以把每個數(shù)組元素看作一個指針，例如：

char*pc;//定義字符指針pc pc=(char*)malloc(sizeof(char)*2);//兩個數(shù)組元素，每個元素類型為char *pc=‘a’;//將數(shù)組的第1個元素賦值為’a’ *(pc+1)=‘b’;//將數(shù)組的第2個元素賦值為’b’ charx,y;//定義字符型變量x和y x=*pc; //將pc中第一個元素的內容賦值給x;此時x的值為’a’ y=*(pc+1);//將pc中第二個元素的內容賦值給y;此時y的值為’b’動態(tài)數(shù)組–空間回收靜態(tài)數(shù)組是數(shù)組變量定義時分配空間的，它的空間在該變量失效時由系統(tǒng)自動回收。動態(tài)數(shù)組是用malloc()函數(shù)動態(tài)申請的，需要在程序中調用free()函數(shù)主動釋放。如：

char*pc;//定義字符指針pc pc=(int*)malloc(sizeof(char)*2);//兩個數(shù)組元素，每個元素類型為char

…… free(pc);動態(tài)數(shù)組–注意事項強制類型轉換malloc返回一個void*類型的地址，必須通過強制類型轉換，才能賦值給特定的指針變量，如

int*pint=(int*)malloc(….);使用sizeof()最好使用“sizeof(類型名)*動態(tài)數(shù)組長度”形式確定分配內存的大小，如

int*pint=(int*)malloc(sizeof(int)*….);分配的內存不再使用時一定要釋放free(pint);動態(tài)數(shù)組–注意事項分配失敗處理malloc分配內存不能分配時，返回一個NULL值，可以根據(jù)返回值判斷內存分配是否成功int*pint=(int*)malloc(1<<31);

if(pint==NULL)printf(“Cannotallocsomanymemory!”);else{printf(“Alotofmemoryareallocated!”);free(pint);}動態(tài)數(shù)組–注意事項正確釋放內存空間intints[20];int*pint=ints;free(pint);

pint=NULL;free(pint);pint=(int*)malloc(sizeof(int)*10);if(pint!=NULL){ free(pint);

free(pint);}動態(tài)數(shù)組示例字符串復制:申請空間存放字符串#include<stdio.h>#include<malloc.h>#include<string.h>intmain(){ charstr[12]=“Iamhappy”;char*pstr=(char*)malloc(20);strcpy(pstr,str);printf(“%s”,pstr);

free(pstr);return0;}動態(tài)數(shù)組示例字符串輸入指針變量指向數(shù)組元素，指針變量等同于數(shù)組變量指針變量指向動態(tài)分配內存空間，指針變量也相當于數(shù)組，可按數(shù)組方式訪問內存#include<stdio.h>#include<malloc.h>intmain(){intmaxInt,i,*pint;scanf(“%d”,&maxInt);pint=(int*)malloc(sizeof(int)*maxInt);for(i=0;i<maxInt;i++)scanf(“%d”,pint+i);for(i=0;i<maxInt;i++)printf(“%d”,pint[i]);free(pint);return0;}復習--數(shù)組與指針指向數(shù)組元素的指針例：

inta[10];//定義一個包含10個整型數(shù)據(jù)的數(shù)組

int*p;//定義一個指向整型變量的指針變量

p=&a[0];//注意不是*p=&a[0]

p=&a[0]與p=a等價:“p=a”表示把a數(shù)組的首元素地址賦給指針變量p，數(shù)組名a不代表整個數(shù)組，不是把數(shù)組a各元素的值賦給p，也可在定義時寫作：

int*p=a;

printf(“%d”,*p);輸出顯示？？如何用指針訪問數(shù)組中的其他元素？

p=&a[i];*p=….;12345678910a[0]a[9]&a[0]1000100410081012101610201024102810321036p復習--數(shù)組與指針通過指針引用數(shù)組元素地址偏移，取得相應元素的地址p+i和a+i就是a[i]的地址p+1=1004不是1001！p+1所代表的地址實際上是p+1*d,d表示一個數(shù)組元素所占的字節(jié)數(shù)累加地址，p++取地址（指針）內容，獲得相應的數(shù)組元素*p,*(p+i),*(a+i)表示p+i,a+i所指向的數(shù)組元素即a[i],[]可視為變址運算符，即按a+i計算地址，然后找出此地址單元的值指向數(shù)組的指針變量也可以帶下標，p[i]與*(p+i)等價

p[i]*(p+i)a[0]a[9]a[i]12345678910&a[0]1000100410081012101610201024102810321036p&a[1]p+1&a[i]p+iaa+1a+ip[0]p[1]p[i]復習--數(shù)組與指針通過指針引用數(shù)組元素方法1：下標法，即a[i]方法2：地址法，即*(a+i)，相應于計算a+i*d地址方法3：指針法，*p,p[i],

*(p+i)voidmain(){……for(i=0;i<10;i++)printf(“%d“，a[i]);

….}voidmain(){……for(i=0;i<10;i++)printf(“%d“，*(a+i));

….}voidmain(){……

int*p;for(p=a;p<(a+10);p++)printf(“%d“，*p);

….}復習--數(shù)組與指針關于指針地址運算p++，指向下一元素地址，不是下一內存單元地址*p++的運算順序與*(p++)等價，是先*(p)，然后p++，printf(“%d”,*p++);*(p++)與*(++p)不同，前者先取*p,然后p加1,后者p先加1，再取*pprintf(“%d”,*p++);printf(“%d”,*(++p));

輸出？？？++(*p)表示p所指向的元素值加1printf(“%d”,++(*p));如果p指向數(shù)組a中第i個元素，*(p++)與a[i++]等價，*(++p)與a[++i]等價其他*(p--)，*(--p)，(*p)--

12345678910a[0]a[9]pa[i]復習--數(shù)組與指針關于地址運算兩個指針變量相加無意義floatscores[10];float*pscore1=scores;float*pscore2=scores+1;pscore1+pscore2;錯！兩個指針變量相減是其間的元素數(shù)目(pscore2-pscore1)==1;同類型指針變量可比較大小（地址值的大小）(pscore2>pscore1);(pscore2<pscore1);pscore2==scores;復習--數(shù)組與指針二維數(shù)組val[0],val,val[0],val,&val[0][0]都表示二維數(shù)組的起始地址val[0][i]=*(&val[0][0]+i)復習--數(shù)組與指針指向多維數(shù)組元素的指針變量指針變量指向數(shù)組元素例：用指針變量輸出二維數(shù)組元素的值

#include<stdio.h>#defineNUMROWS3#defineNUMCOLS4voidmain(){intval[NUMROWS][NUMCOLS]={8,16,9,52,3,15,27,6,14,25,2,10};int*p;for(p=val[0];p<val[0]+12;p++){if((p-val[0])%4==0)printf(“\n”);printf(“%4d”,*p);}printf(“\n”);}復習--字符串與指針字符指針與字符串字符指針賦值

char*str=“Beijing”;//字符串常量編譯后即分配空間存儲printf(“%s”,str);

或

char*str;str=“Beijing”;//字符串常量編譯后即分配空間存儲printf(“%s”,str);

或char*str;chars[15]=“BeijingChina”;str=s;復習--字符串變量輸入字符串變量初始化定義時初始化chars[12]=“Iamhappy”;char*str=“Iamhappy”;使用scanf(),gets()輸入charname[12];char*str;scanf(“%s”,name);scanf(“%s”,str);

str=name;scanf(“%s”,str);gets(name);str=(char*)malloc(12);scanf(“%s”,str);字符串變量輸出使用printf(),puts()輸出printf(“%s”,s);printf(“%s”,str);puts(name);字符串變量輸出例#inlcude<stdio.h>intmain(){chars[12]=“Iamhappy”;char*str;str=s;*str=‘U’;printf(“%s\n”,str);str=s+5;printf(“%s\n”,str);return0;}字符串操作字符串復制使用指針操作#inlcude<stdio.h>#inlcude<stdio.h>intmain(){chars[12]=“Iamhappy”;chart[20];char*ps=s,*pt=t;for(;*ps!=‘\0’;ps++,pt++)*pt=*ps;*pt=‘\0’;printf(“%s\n%s”,s,t);return0;}IamhappyIamhappyst字符串操作用指針處理voidmain(){char*a=“IloveChina”;a=a+7;printf(“%s”,a)}字符串應用求字符串中大寫字母的個數(shù)#include<stdio.h>intmain(){

charstr[256],*ps;intcount;scanf(“%s”,str);for(ps=str;*ps!=‘\0’;ps++)if(*ps>=’A’&&*ps<=‘Z’)count++;printf(“%shas%duppercases\n“,ps,count);return0;}字符串應用比較兩個字符串的大小，輸入兩個字符串，輸出兩個字符串比較的結果#include<stdio.h>intmain(){ chars1[256],s2[256];char*ps1=s1,ps2=s2;intcmp;scanf(“%s”,str);for(;*ps1=*ps2&&*ps1!=‘\0’&&*p2!=‘\0’;ps1++,ps2++)cmp=(*ps1-*ps2);printf(“%scmp%sis%d\n“,ps1,ps2,cmp);return0;}復習--字符串處理函數(shù)strcat(

char*dst，char*src)：連接字符串strcpy(char*dst，char*src)：復制字符串strcmp(char*str1，char*str2)：比較字符串strlen(char*str)：求字符串長度strlwr(char*str)：把字符串中字符都變小寫strupr(char*str)：把字符串中字符都變大寫#inlcude<string.h>數(shù)組、指針與函數(shù)傳值調用與傳地址調用傳值/傳地址調用概念數(shù)組元素傳值調用數(shù)組名傳地址調用指針傳地址調用指針傳值調用指針與數(shù)組參數(shù)傳遞返回指針值的函數(shù)函數(shù)說明和函數(shù)定義intmultiple(intx,inty);

//函數(shù)說明voidmain(){ inta=0,b=0; scanf(“%d%d”,&a,&b); printf(“%d\n”,multiple(a,b));//函數(shù)調用}intmultiple(intx,inty){

//函數(shù)定義

returnx*y;}函數(shù)被調用之前必須先說明或定義形參和實參形參定義函數(shù)時函數(shù)名后面括號中的變量名實參調用函數(shù)時函數(shù)名后面括號中的參數(shù)，可以是常量、變量、表達式 intmax(intx,inty)；//x,

y為形參 voidmain()

{inta,b,c;scanf(“%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);//a,

b為實參}形參與實參在函數(shù)調用前不占內存，只在發(fā)生函數(shù)調用時才給形參分配內存單元 intmax(inta,intb)；//a,

b為形參

voidmain()

{

inta,b,c;

scanf(“%d,%d”,&a,&b);

c=max(a,b);//a,

b為實參

}intmax(inta,intb){

if

(a>b)

return

a;

else

return

b;}形參、實參a,

b同名，但它們是不同函數(shù)中的局部變量，在內存中分別存放于不同的內存單元形參/實參與參數(shù)傳遞通過函數(shù)調用傳遞實參，A程序可以向B程序傳遞某些數(shù)值，也可以向B程序傳遞內存地址傳值調用與傳地址調用傳值調用時，相當于給形參進行變量賦值實參的數(shù)據(jù)voidmain(){

inta=20,b=45;printf(“%d

%d”,

a,

b); if(a<b)swap(a,b);

printf(“%d

%d”,

a,

b);}voidswap(intx,inty){ inttmp; tmp=x; x=y; y=tmp;}仍輸出“2045！”a,b的值沒有交換！傳地址調用當形參/實參為指針或數(shù)組時，參數(shù)間傳遞的數(shù)據(jù)存放的內存單元地址信息被調用函數(shù)對形參的數(shù)據(jù)處理結果，在主調用函數(shù)即為實參的處理結果例：指針為形參，實參為變量地址voidswap(int*a,int*b){ inttmp=0; tmp=*a; *a=*b; *b=tmp;}voidmain(){ inta=0,b=0; a=20; b=45; if(a<b)swap(&a,&b); printf(“a=%db=%d”,a,b);}傳地址調用4520xy2045ab傳地址調用字符串連接函數(shù)strcat()參數(shù)dst,src均為字符指針主函數(shù)進行指針傳遞調用連接后的字符串保存在dst中，可以顯示輸出

char*strcat(char*dst,char*src){char*p=dst;while(*p)p++;while(*p++=*src++);returndst;}voidmain(){ char*s1=“Beijing”;char*s2=“China”; strcat(s1,s2);printf(“%s”,s1);}數(shù)組參數(shù)傳遞數(shù)組元素作為函數(shù)實參，與變量用法相同，為傳值調用例1.傳遞數(shù)組元素兩個數(shù)組a,b，各有10個元素，逐個元素進行比較，如果a中元素大于b中相應元素的數(shù)目多于b中元素大于a中相應元素的數(shù)目，則認為a數(shù)組大于b數(shù)組。給定a,b判斷二者間的關系voidmain(){ inta[10],b[10]; inti,m=0,n=0,k=0; for(i=0;i<10;i++) scanf(“%d%d”,&a[i],&b[i]); for(i=0;i<10;i++) { if(larger(a[i],b[i])==1)) n++; elseif(larger(a[i],b[i]==0)) m++; elsek++; } if(n>k)printf(“aislargerthanb”); elseif(n<k)printf(“bislargerthana”); elseprintf(“aandbisequal”);}intlarger(intx,inty){if(x>y)return1;elseif(x<y)return-1;elsereturn0;}數(shù)組參數(shù)傳遞數(shù)組名可以作為實參傳遞，傳遞的是數(shù)組首元素的地址，相應的形式參數(shù)應當為數(shù)組名或指針變量例，有一個一維數(shù)組，內放10個學生成績，求平均成績voidmain{ floataverage(floatarray[],intn); floatscore[10]; floataver; …..

aver=average(score,10); printf(“averagescoreis%f”,aver);}floataverage(floatarray[],intn){ …..}數(shù)組參數(shù)傳遞數(shù)組名作為參數(shù)傳遞應在主調用函數(shù)和被調用函數(shù)中分別定義數(shù)組實參數(shù)組與形參數(shù)組類型應一致（類型不一樣會如何？）形參數(shù)組的大小不起任何作用，可以不指定，也可以根據(jù)需要傳送一個數(shù)組大小，例 floataverage(floatarray[],intn);數(shù)組名作為實參傳遞傳遞的是數(shù)組首元素的地址，實參數(shù)組和形參數(shù)組共用同一段內存

數(shù)組參數(shù)傳遞intswap1(intx,inty){ inttmp=0; tmp=x; x=y; y=tmp;return0;}voidmain(){inta[2]={7,8};swap1(a[0],a[1]);printf(“%d%d”,a[0],a[1]);swap2(a);printf(“%d%d”,a[0],a[1]);……}理解傳地址調用函數(shù)swap1傳遞數(shù)組的元素數(shù)據(jù)函數(shù)swap2傳遞數(shù)組起始地址：形參、實參均為數(shù)組intswap2(inta[]){ inttmp=0; tmp=a[0]; a[0]=a[1]; a[1]=tmp;

return0;}傳地址調用的三種形式方法一：指針/指針(含對變量取地址傳遞)主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參都是指針方法二：數(shù)組/數(shù)組主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參都是數(shù)組方法三：數(shù)組/指針及指針/數(shù)組主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參為指針或數(shù)組傳地址調用方法一：指針/指針voidswap(int*a,int*b){ inttmp=0; tmp=*a; *a=*b; *b=tmp;}voidmain(){ inta=0,b=0; int

*p1=&a; int*p2=&b; *p1=20;*p2=45; if(a<b)swap(p1,p2); printf(“a=%db=%d”,a,b);}傳地址調用方法一：指針/指針(對變量取地址傳遞)voidswap(int*a,int*b){ inttmp=0; tmp=*a; *a=*b; *b=tmp;}voidmain(){ inta=0,b=0; a=20; b=45; if(a<b)swap(&a,&b); printf(“a=%db=%d”,a,b);}傳地址調用的三種形式方法一：指針/指針(含對變量取地址傳遞)主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參都是指針方法二：數(shù)組/數(shù)組主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參都是數(shù)組方法三：數(shù)組/指針及指針/數(shù)組主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參為指針或數(shù)組數(shù)組參數(shù)傳遞intswap1(intx,inty){ inttmp=0; tmp=x; x=y; y=tmp;return0;}voidmain(){

inta[2]={7,8};swap1(a[0],a[1]);printf(“%d%d”,a[0],a[1]);swap2(a);printf(“%d%d”,a[0],a[1]);……}intswap2(inta[]){ inttmp=0; tmp=a[0]; a[0]=a[1]; a[1]=tmp;

return0;}方法二：數(shù)組/數(shù)組主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參都是數(shù)組傳地址調用的三種形式方法一：指針/指針(含對變量取地址傳遞)主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參都是指針方法二：數(shù)組/數(shù)組主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參都是數(shù)組方法三：數(shù)組/指針及指針/數(shù)組主調用函數(shù)的實參及被調用函數(shù)的形參為指針或數(shù)組數(shù)組與指針數(shù)組與指針做函數(shù)參數(shù)傳遞傳地址調用形參類型實參類型數(shù)組名指針變量數(shù)組名√√指針變量√√voidf(intx[],intn){….

}voidmain{inta[10];

f(a,10)….}voidf(intx[],intn){….

}voidmain{inta[10],*p=a;

f(p,10)….}voidf(int*x,intn){…

}voidmain{inta[10];

f(a,10)….}voidf(int*x,intn){….

}voidmain{inta[10],*p=a;

f(p,10)….}傳地址調用要注意的問題

空間分配靜態(tài)數(shù)組voidmain(){

int

a[10]={0};

int*b;

outputarray(a,10);

outputarray(b,10);}voidoutputarray(intarray[],intn){ inti;for(i=0;i<n;i++)printf(“%d”,array[i]);}傳地址調用要注意的問題

空間分配動態(tài)數(shù)組，先分配空間voidmain(){

int

*a;

int*b;a=(int*)malloc(sizeof(int)*10);

outputarray(a,10);

outputarray(b,10);}voidoutputarray(intarray[],intn){ inti;for(i=0;i<n;i++)printf(“%d”,array[i]);}函數(shù)的返回值函數(shù)執(zhí)行完以后可以向調用它的程序返回一個值，表明函數(shù)運行的狀況。很多函數(shù)的功能就是對參數(shù)進行某種運算，之后通過函數(shù)返回值給出運算結果。函數(shù)的返回值可以有不同的類型，返回值類型在函數(shù)定義時說明。

返回指針值的函數(shù)返回指針值的函數(shù)定義方法類型名*函數(shù)名(參數(shù)列表);

例：int*a

(intx,inty);返回指針值的函數(shù)例1：用指針返回數(shù)據(jù)strchr()函數(shù)：在一個字符串中查找指定字符，找到則輸出char*strchr(char*string,charc){while(*string!=c