详细介绍：C语言复习八（2025.11.18）

2025-12-18 10:44 tlnshuju 阅读(5) 评论(0) 收藏举报

C语言复习八（2025.11.18）

快速排序算法

快速排序是一种高效的**分治（Divide and Conquer）**排序算法。它的核心思想是通过选取

一个基准值（pivot），将数组划分为两个子数组：一个子数组的所有元素比基准值小，

另一个子数组的所有元素比基准值大，然后递归地对子数组进行排序。

快速排序的基本步骤

**选择基准值（**Pivot Selection）：

从数组中选择一个元素作为基准值。常见的选择方式包括：

第一个或最后一个元素（简单但可能效率不高，尤其在已排序或接近排序的

数组中）。

随机选择一个元素（减少最坏情况概率）。

三数取中法（如第一个、中间、最后一个元素的中位数，提高分区均衡

性）。

分区（Partition）：

重新排列数组，使得：

所有比基准值小的元素移到基准值的左侧。

所有比基准值大的元素移到基准值的右侧。

分区完成后，基准值处于其最终排序后的正确位置。

（注：分区是快速排序的关键步骤，常见的实现有Lomuto分区和Hoare分区方

案。）

**递归排序（**Recursion）：

对基准值左侧的子数组和右侧的子数组递归地调用快速排序。

递归的终止条件是子数组的长度为0或1（已有序）。

**合并结果（**Combine）：

由于每次分区后基准值已位于正确位置，且左右子数组通过递归排序完成，因此

无需显式合并操作，整个数组自然有序。

总结

通过一个基准值（pivot）不断拆分数组，直到子数组无法再拆分（即子数组长度为1或

0），此时整个数组就有序了。

代码：

#include <stdio.h>
  void Qsort(int arr[],int n)
  {
  if(n <=1)return;
  int i = 0,j = n-1;
  int pivot =arr[0];
  while(i < j)
  {
  while(i < j && arr[j] > pivot)j--;
  while(i < j && arr[i] <= pivot)i++;
  if(i < j)
  {
  int temp = arr[i];
  arr[i] = arr[j];
  arr[j] = temp;
  }
  }
  arr[0] = arr[i];
  arr[j] = pivot;
  Qsort(arr,i);
  Qsort(arr+i+1,n-i-1);
  }
  int main(int argc, char *argv[])
  {
  int arr[] = {23,45,56,24,78,22,19};
  int n = sizeof(arr) /sizeof(arr[0]);
  Qsort(arr,n);
  for(int i = 0;i < n;i++)
  {
  printf("%-4d",arr[i]);
  }
  printf("\n");
  return 0;
  }

数组做函数参数

定义

当使用数组作为函数的实参时，形参应该使用数组形式或者指针变量来接收。需要注意的

是：

这种传递方式并不是传递数组中的所有的元素数据，而是传递数组首地址，此时数组降级为指针。
形参接收到这个地址后，形参和实参指向同一块内存空间。
因此，通过形参对数组元素的修改会直接影响到实参。

这种传递方式称为“地址传递”（或“指针传递”），它与“值传递”的不同：

值传递：传递数据的副本，修改形参不影响实参
地址传递：传递数据的地址，通过形参可以修改实参。“地址传递”是逻辑上的说法，
强调 传递的是地址，而不是数据本身。数据本质上还是值传递。

当使用数组作为函数的形参时，通常需要额外传递一个参数表示数组的元素个数。这是因

为：

数组形参退化为指针 在函数参数传递时，数组名会退化为指向其首元素的指针（即

int arr[] 等价于 int *arr ），因此函数内部无法直接获取数组的实际长度。

防止越界访问 由于形参仅知道数组的首地址，而不知道数组的实际大小，如果不传递

元素个数，函数内部可能因错误计算或循环导致 数组下标越界（访问非法内存），引

发未定义行为（如程序崩溃、数据损坏）。

通用性 即使实参数组的声明长度固定（如 int a[10] ），函数仍应接收元素个数参

数，因为函数可能需要处理不同长度的数组（例如动态数组或部分填充的数组）。

案例：

#include <stdio.h>
  int main(int argc, char *argv[])
  {
  void fun(int arr[], int len) // 数组传参会被降级为指针，实际传递的是地址值
  {
  }
  void main()
  {
  int arr[] = {11,22,33,44,55};
  int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  fun(arr,len);
  }
  return 0;
  }

但有一个例外，如果是用字符数组做形参，且实参数组中存放的是字符串数据（形参是字

符数组，实参是字符串常量）。则不用表示数组个数的形参，原因是字符串本身会添加自

动结束标志 \0 ，举例：

#include <stdio.h>
  /**
  * 定义一个函数，传递一个字符串
  */
  void fun(char arr[])
  {
  char c;
  int i = 0;
  while((c = arr[i]) != '\0') // arr[i] → arr + i
  {
  printf("%c",c);
  i++;
  }
  }
  void main()
  {
  fun("hello world");
  }

为什么sizeof不能用于形参数组？在函数内部，sizeof(arr)返回的是指针的大小（32位系统

返回4字节，64位系统返回8字节）。

案例1

需求：

有两个数组ａ和ｂ，各有5个元素，将它们对应元素逐个地相比（即ａ[0]与ｂ
[0]比，ａ[1]与ｂ[1]比……）。如果ａ数组中的元素大于ｂ数组中的相应元素的
数目多于b数组中元素大于a数组中相应元素的数目(例如，a[i]>b]i]6次，
b[i]>a[i] 3次，其中i每次为不同的值)，则认为a数组大于b数组，并分别统计出
两个数组相应元素大于、等于、小于的个数。
int a[10] = {12,12,10,18,5};
int b[10] = {111,112,110,8,5};

代码：

#include <stdio.h>
  #define LEN 5
  int get_large(int x, int y)
  {
  int flag = 0;
  if (x > y) flag = 1;
  else if (x < y) flag = -1;
  return flag;
  }
  int main(int argc,char *argv[])
  {
  // 定义a,b两个测试数组
  int a[LEN] = {12,12,10,18,5};
  int b[LEN] = {111,112,110,8,5};
  int max = 0, min = 0, k = 0;
  // 遍历数组，进行比较
  for (int i = 0; i < LEN; i++)
  {
  // 同一位置两个数比较
  int res = get_large(a[i], b[i]);
  if (res == 1) max++;
  else if (res == -1) min++;
  else k++;
  }
  printf("max=%d,min=%d,k=%d\n", max, min, k);
  return 0;
  }

案例2

需求：编写一个函数，用来分别求数组score_1（有5个元素）和数组score_2（有10个

元素）各元素的平均值。

代码：

#include <stdio.h>
  float get_avg(float scores[],int len)
  {
  int i;
  float aver,sum = scores[0];
  for(i = i; i < len;i++)
  {
  aver = sum /len;
  return aver;
  }
  }
  int main(int argc, char *argv[])
  {
  float scores1[] = {77,88,99,66,57};
  float scores2[] = {67,87,98,78,67,99,88,77,77,67};
  int len = sizeof(scores1) / sizeof(scores1[0]);
  int len2 = sizeof(scores2) / sizeof(scores2[0]);
  printf("%6.2f,%6.2f\n", get_avg(scores1, len),get_avg(scores2, len2));
  return 0;
  }

案例3

需求：编写一个函数，实现类似strcpy的效果。

代码：

#include <stdio.h>
  void _strcpy(char source[], const char dest[]) {
  for (int i = 0; source[i] != '\0'; i++) {
  source[i] = dest[i];
  }
  }
  int main(int argc, char *argv[]) {
  char str[] = "hello world!";
  printf("%s\n", str);
  _strcpy(str,"hi yifan!");
  printf("%s\n", str);
  _strcpy(str,"娇娇");
  printf("%s\n", str);
  return 0;
  }

变量的作用域

引入问题

我们在函数设计的过程中，经常要考虑对于参数的设计，换句话说，我们需要考虑函数需

要几个参数，需要什么类型的参数，但我们并没有考虑函数是否需要提供参数，如果说函

数可以访问到已定义的数据，则就不需要提供函数形参。那么我们到底要不要提供函数形

参，取决于什么？答案就是变量的作用域（如果函数在变量的作用域范围内，则函数可以

直接访问数据，无需提供形参）

变量作用域

**概念：**变量的作用范围，也就是说变量在什么范围有效。

变量的分类

根据变量的作用域不同，变量可以分为：

全局变量

说明：定义在函数之外，也称之为外部变量或者全程变量。

作用域：从全局变量定义到本源文件结束。

初始值：整型和浮点型，默认值是0；字符型，默认值是\0；指针型，默认值NULL

举例：

int num1; // 全局变量，num1能被fun1、fun2、main共同访问
void fun1(){}
int num2; // 全局变量，num2能被fun2、main共同访问
void fun2(){}
void main(){}
int num3; // 全局变量，不能被任何函数访问

局部变量

在这里插入图片描述

举例：

// a,b就是形式参数（局部变量）
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
int add2(int a, int b)
{
// z就是函数内定义的变量（局部变量）
int z = a + b;
return z;
}
int list(int arr[], int len)
{
// i就是for循环表达式1的变量（局部变量）
for(int i = 0; i < len; i++)
{
// num就是复合语句中定义的变量（局部变量）
int num = arr[i];
}
}

使用全局变量的优缺点：

优点：

利用全局变量可以实现一个函数对外输出的多个结果数据。
利用全局变量可以减少函数形参的个数，从而降低内存消耗，以及因为形参传递

带来的时间消耗。

缺点：

全局变量在程序的整个运行期间，始终占据内存空间，会引起资源消耗。
过多的全局变量会引起程序的混乱，操作程序结果错误。
降低程序的通用性，特别是当我们进行函数移植时，不仅仅要移植函数，还要考

虑全局变量。

违反了“高内聚，低耦合”的程序设计原则。

总结：

我们发现弊大于利，建议尽量减少对全局变量的使用，函数之间要产生联系，仅

通过实参+形参的方式产生联系。

注意：

如果全局变量和局部变量同名，程序执行的时候，就近原则（区分作用域）

int a = 10; // 全局变量 全局作用域
int main()
{
int a = 20; // 局部变量 函数作用域
printf("%d\n", a); // 20 就近原则
for (int a = 0; a < 5; a++) // 局部变量 块作用域
{
printf("%d", a); // 0 1 2 3 4 就近原则
}
printf("%d\n",a); // 20 就近原则
}

变量的生命周期

定义

**概念：**变量在程序运行中的存在时间（内存申请到内存释放的时间）

根据变量存在的时间不同，变量可分为静态存储方式和动态存储方式

在这里插入图片描述

变量的存储类型

语法：

存储类型：

变量的完整定义格式： [存储类型] 数据类型 变量列表;

auto

auto存储类型只能修饰局部变量，被auto修饰的局部变量是存储在动态存储区（栈区

和堆区）的。auto也是局部变量默认的存储类型。

int main()
{
int a;
int b;
// 以下写法等价于上面写法
auto int a;
auto int b;
int a,b;
// 以下写法等价于上面写法
auto int a,b;
}

static

**修饰局部变量：**局部变量会被存储在静态存储区。局部变量的生命周期被延长。但是

作用域不发生改变，不推荐

**修饰全局变量：**全局变量的生命周期不变，但是作用域衰减，一般限制全局变量只能

在本源文件内访问，其他文件不可访问。

**修饰函数：**被static修饰的函数，只能被当前文件访问,其他引用该文件的文件是无法

访问的,有点类似于java中private

extern

外部存储类型：只能修饰全局变量，此全局变量可以被其他文件访问，相当于扩展了

全局变量的作用域。

extern修饰外部变量，往往是外部变量进行声明，声明该变量是在外部文件中定义

的。起到一个标识作用。函数同理。

demo01.c

#include "demo01.h"
int fun_a = 10;
int fun1(){..}

demo02.c

#include "demo01.h"
// 声明访问的外部文件的变量
extern int fun_a;
// 声明访问的外部文件的函数
extern int fun1();
int fun2();

寄存器存储类型：只能修饰局部变量，用register修饰的局部变量会直接存储到CPU的
寄存器中，往往将循环变量设置为寄存器存储类型（提高读的效率）

for (register int i = 0; i < 10; i++)
{
...
}

面试题

static****关键字的作用
static修饰局部变量，延长其生命周期，但不影响局部变量的作用域。
static修饰全局变量，不影响全局变量的生命周期，会限制全局变量的作用域仅
限本文件内使用(私有化)；
static修饰函数：此函数就称为内部函数，仅限本文件内调用（私有化）。 static int funa(){…}

内部函数和外部函数

内部函数：使用static修饰的函数，称作内部函数，内部函数只能在当前文件中调用。

外部函数：使用extern修饰的函数，称作外部函数，extern是默认的，可以不写（区

分编译环境），也就是说本质上我们所写的函数基本上都是外部函数，建议外部函数

在被其他文件调用的时候，在其他文件中声明的时候，加上extern关键字，主要是提

高代码的可读性。

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