C++数组（一）（算法竞赛）

散峰而望

发布于 2025-12-23 11:48:15

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前言

前面我们已经将C++的最基础最重要的一部分给讲完了，接下来我们将继续深入另一个在写代码比较常用的知识点数组，从而能够面对多种数据不再感到手忙脚乱，能够依靠编号和阵列来组织，从而更好的输入或打印多种数据。

数组是一组相同类型元素的集合。从这个概念中我们就可以发现 2 个有价值的信息：

数组中存放的是 1 个或者多个数据，但是数组元素个数不能为 0。
数组中存放的多个数据，类型是相同的。

数组分为一维数组和多维数组，多维数组一般比较多见的是二维数组。

1. 一维数组

一维数组是最常见的，通常用来存放一组数据，一维数组是一块连续的空间。

1.1 数组创建

一维数组创建的基本语法如下：

type arr_name[常量值];

存放在数组的值被称为数组的元素，数组在创建的时候需要指定数组的大小和数组的元素类型。

type 指定的是数组中存放数据的类型，可以是：char、short、int、float 等，也可以自定义的类型
arr_name 是数组的名字，这个名字可以自定义，根据实际情况，起的有意义就行。
[]中的常量值是用来指定数组的大小的，数组的大小是根据实际的需求指定就行。在算法竞赛中为了为了保证不越界访问，往往会多开辟一些空间，后期题目中会讲到。
可以使用 const int N = 100 的方式定义常量，来指定数组的大小。
例如：int arr[N] ;

比如：我们现在想存储某个公司的20人的业绩，那我们就可以创建一个数组，如下：

//第一种表现形式
int arr[20];

//第二种表现形式
const int N = 20;
int arr[N];

//第三种表现形式
#define N 4;
int arr[N];

当然我们也可以根据创建其他类型和大小的数组：

char ch[8];
double score[10];

1.2 数组的初始化

有时候，数组在创建的时候，我们需要给定一些初始值，这种就称为初始化的。那数组如何初始化呢？数组的初始化一般使用大括号，将数据放在大括号中。

//完全初始化，数据会依次放入数组
int arr[6] = {1,2,3,4,5,6};

//不完全初始化
int arr[6] = {1};
//第一个元素初始化为1，剩余元素默认初始化为0

//错误的初始化 - 初始化项太多 
int arr[3] = {1,2,3,4};

1.3 数组元素访问

数组是有下标的，下标是从 0 开始的，假设数组有 n 个元素，最后一个元素的下标是 n-1，下标就相当于数组元素的编号，如下：

int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };

数组的访问提供了一个操作符[]，这个操作符叫：下标引用操作符。

有了下标访问操作符，我们就可以轻松的访问到数组的元素了，比如我们访问下标为 7 的元素，我们就可以使用 arr[7] ，想要访问下标是 3 的元素，就可以使用 arr[3] ，如下代码：

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	cout << arr[7] << endl;
	cout << arr[3] << endl;
	return 0;
 }

演示结果：

1.4 数组元素的打印

接下来，如果想要访问整个数组的内容，那怎么办呢？

只要我们产生数组所有元素的下标就可以了，那我们使用 for 循环产生所有的下标，接下来使用下标访问就行了。

注意：如果产生的下标超出了有效下标的范围，比如，使用负数作为下标，或者超出了下标的最大值，再使用这个下标访问元素就会造成：越界访问。越界访问访问的时候，代码编译时语法没报错，但是运行时一定会出问题的。

1.4.1 数组和 sizeof

sizeof(数组名)，计算的是数组的总大小，单位是字节
sizeof(数组名) / sizeof(第一个元素)，计算的是数组的元素个数

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	cout << sizeof(arr) << endl;
	cout << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;
	return 0;
 }

演示结果：

1.4.2 数组的输入输出

我们已经知道如何打印单个的数组元素，那我们该如何遍历数组中所有的元素哩？运用循环，遍历所有的数组下标就能将数组的所有的元素都打印了。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	
	int arr[5] = {0};
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//输入
	for(i = 0; i < sz; i++)
	{
		cin >> arr[i];
	 } 
	//输出
	for(i = 0; i < sz; i++)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	 } 
	 cout << endl;
	 return 0;
 }

演示结果：

1.5 范围 for

打印数组元素除了可以使用之前讲过的三种循环外，还有一个更方便的方式，使用范围 for。范围 for 是在 C++11 这个标准中引入的，如果你使用的编译器默认不支持C++11，可能需要配置才能使用。如果没有配置可能会报出这样的错误：

[Error]range-based ‘for’ 100ps are not allowed in C++98 mode

以DevC++为例教程：Dev-C++一些问题的处理

1.5.1 范围 for 语法

for ( 类型  变量名 : 数组名 )
   语句 //多条语句需要加大括号

示例：打印数组

#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	for(int x : arr)
	{
		cout << x << " ";
	}
	return 0;
 }

上面代码中的 for 就是范围 for，代码的意思是将 arr 数组中的元素，依次放在 x 变量中，然后打印 x，直到遍历完整个数组的元素，仍发挥着循环的作用。这里的 x 是一个单独的变量，不是数组的元素，所以对 x 的修改，不会影响数组。

但是对于范围 for 要慎重使用！范围 for 是对数组中所有元素进行遍历的，但是我们实际在做题的过程中，可能只需要遍历数组中指定个数的元素，这样范围 for 就不合适了。

1.5.1 auto 关键字

auto 的主要用途是让编译器自动推导出变量的类型的，比如：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    auto a = 3.14;
    auto b = 100;
    auto c = 'x';
    return 0;
}

可以看到使用 vs 2022 调试监视时，a、b、c都推导出变量的类型。

使用 auto 类型，上面的范围 for 也可以这样写：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    for (auto e : arr)    //auto能够自动推导数组中每个元素的数据类型，在数组范围内遍历打印元素 
    {
        cout << e << " ";
    }
    return 0;
}

演示结果：

范围 for 中 e 前面的类型可以可以是 auto 关键字，当你不知道数组中放什么类型的时候，可以使用 auto 作为类型，auto 在范围 for 中很常用。如果明确的知道数组元素的数据类型，也可以将 auto 换成对应的数据类型。

1.6 memset 设置数组内容

1.6.1 memset

函数原型如下：

void * memset ( void * ptr, int value, size_t num );
参数解释：
ptr -- 指针：指向了要设置的内存块的起始位置
value -- 要设置的值
num -- 设置的字节个数

memset 是用来设置内存的，将内存中的值以字节为单位设置成想要的内容，需要头文件< cstring >。

1.6.1 设置数组内容

代码演示：

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;

int main()
{
	char str[] = "hello world";
    memset(str, 'x', 6);
    cout << str << endl;
    
    int arr[] = {1,2,3,4,5};
    memset(arr, 0, sizeof(arr));//这里数组的大小也可以自己计算 
    for(auto i : arr)
    {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

演示结果：

传输过程演示：

1.6.3 错误使用

代码展示：

#include<iostream>
#include<cstring> 
using namespace std;
int main()
{
    int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
    memset(arr, 1, 4 * sizeof(int));
    for (auto e : arr)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

演示结果：

Dev-C++ 应该对其有优化，输入的还是正常值，所以用 vs 2022 演示

从上面打印结果可以看出，当 value 设置为 1 或者其他非 0 的数字时，打印结果不符合预期。

主要原因是 memset 函数是给每个字节设置 value 值，而一个整型元素占用 4 个字节，一个整型的每个字节都被设置为 1，二进制就是：00000001000000010000000100000001，转换成十进制就是：16843009，因此结果是不符合预期的。

1.7 memcpy 拷贝数组内容

在使用数组的时候，有时候我们需要将数组 a 的内容给数组 b，比如：

int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int b[10] = {0};

怎么做呢？直接赋值可以吗？不行！

#include<iostream> 
using namespace std;

int main()
{
	int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	int b[10] = {0};
	b = a;
	cout << b << endl;
	return 0;
 }

演示结果：

其实 C++ 中有一个库函数 memcpy 可以做数组内容的拷贝，当然 memcpy 其实是用来做内存块的拷贝的，当然用来做数组内容的拷贝也是没问题的。memcpy 需要的头文件是< cstring >。

函数原型如下：

void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );
//destination -- 目标空间的起始地址 
//source      -- 源数据空间的起始地址 
//num         -- 拷⻉的数据的字节个数

代码举例：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
int main()
{
    int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    int b[10] = {0};
    memcpy(b, a, 10 * sizeof(int));
    for(int e: b)
    {
        cout << e << " ";
    }
    return 0;
}

演示结果：

当然如果拷贝 double 类型的数组时，计算时应该使用 sizeof(double)，要灵活变化。

1.8 练习

查找特定的值

思路：

输入
输入数组的元素值，得有数组
输入xx，要查找的值
查找-遍历数组，去找xx
输入下标，或者-1

#include<iostream>
using namespace std;

const int N = 10010;//多开辟空间，防止数组越界
//又因为n<=10000，所以设10010 
int arr[N];
 
int main()
{
	int n = 0;
    cin >> n;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        cin >> arr[i];
    }
    int k = 0;
    cin >> k;
    int i = 0;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        if (k == arr[i])
        {
            cout << i << endl;
            break;
        }
    }
    if (i == n)
        cout << -1 << endl;
    return 0;
 }

提示：一般在涉及到需要数组存放数据的时候，我们要注意：

有的题目要求数据从下标0的位置开始存放，也有些题目要求数据是从下标1的位置开始存放，要仔细阅读题目。让从下标 1 开始存放的时候，数组的开辟必须要有多余的空间使用，如果开辟的刚刚好就会越界。
数组空间的开辟要足够，以免数据越界，所以经常题目需要存放n个数据，我们就开辟 n+10 个空间，这样空间就非常充足，比较保险。其实在空间足够的情况下，浪费一点空间是不影响的。在后期学习动态规划相关算法的时候，你就会有非常明显的感觉，一般都会预留好空间。
一般数组较大的时候，建议将数组创建成全局数组，因为局部的数组太大的时候，可能会导致程序无法运行，刷题多了就⻅怪不怪了。全局变量（数组）是在内存的静态区开辟空间，但是局部的变量（数组）是在内存的栈区开辟空间的，每个程序的栈区空间是有限的，不会很大。
数组逆序重存放
向量点积计算
开关灯
小鱼比可爱

以上这些题可以自己练练手，后面会进行讲解。