单片机之从C语言基础到专家编程 - 4 C语言基础

C语言中，有一类数据结构，它可以存储一组相同类型的元素，并且可以通过索引访问这些元素，没错，这类数据结构就是数组。数组可以说是C语言中非常重要的数据结构之一了。使用数组可以是程序逻辑更加清晰，也更加具有可读性。

1 数组的声明和初始化

1）数组的声明

在C语言中，数组的声明方式如下：

type arrayName[arraySize];

type：数组中元素的数据类型
arrayName：数组的名字
arraySize：数组的大小（即数组中可以存储的元素个数）

例如，声明一个包含5个LED端口的数组：

GPIO_TypeDef* LED_PortLists[5];

声明一个包含5个LED引脚的数组

uint16_t LED_PinLists[5];

2）数组的初始化

数组可以在声明的同时进行初始化：

GPIO_TypeDef* LED_PortLists[5] = 
{
	GPIOA,
	GPIOA,
	GPIOA,
	GPIOA,
	GPIOA,
};

uint16_t LED_PinLists[5] = 
{
	GPIO_Pin_10,						 
	GPIO_Pin_11,						 
	GPIO_Pin_12,						 
	GPIO_Pin_13,						 
	GPIO_Pin_14,						 
};

也可通过索引进行初始化，[index]中index为索引值。如：

GPIO_TypeDef* LED_PortLists[5] = 
{
	[0]				= GPIOA,							 
	[1]				= GPIOA,							 
	[2]				= GPIOA,							 
	[3]				= GPIOA,							 
	[4]				= GPIOA,							 
};

uint16_t LED_PinLists[5] = 
{
	[LED_DEBUG]				= GPIO_Pin_10,						 
	[LED_FUN]				= GPIO_Pin_11,						 
	[LED_RUN]				= GPIO_Pin_12,						 
	[LED_TEMPEATATURE]		= GPIO_Pin_13,						 
	[LED_FAULT]				= GPIO_Pin_14,						 
};

如果初始化的元素个数少于数组大小，未初始化的元素会被自动赋值为0：

GPIO_TypeDef* LED_PortLists[5] = {0}; // 等价于 {0, 0, 0, 0, 0}

也可以省略数组大小，让编译器自动计算：

GPIO_TypeDef* LED_PortLists[] = {GPIOA, GPIOA, GPIOA, GPIOA, GPIOA}; 	// 数组大小自动为5

2 数组元素的访问

数组元素可以通过索引访问，索引从0开始：

 
uint16_t LED_DEBUG_PIN = LED_PinLists[0];		//访问第一个元素
uint16_t LED_FUN_PIN = LED_PinLists[1];			//访问第一个元素

可以通过索引修改数组元素的值：

LED_PinLists[0] = GPIO_Pin_9; // 将第一个元素的值修改为GPIO_Pin_9

在没有引用数组类型前，我们前面是这样来操作LED灯的。

void LED_DebugSetOn(void) 
{
	GPIO_ResetBits(LED_DEBUG_PORT , LED_DEBUG_PIN);			// 关闭
}

void LED_DebugSetOff(void) 
{
	GPIO_ResetBits(LED_DEBUG_PORT , LED_DEBUG_PIN);			// 关闭
}

void LED_DebugSet(bool value) 
{
	if(value == false)
	{
		GPIO_ResetBits(LED_DEBUG_PORT , LED_DEBUG_PIN);			// 关闭
	}	
	else
	{
		GPIO_SetBits(LED_DEBUG_PORT, LED_DEBUG_PIN);			// 点亮
	}	
}

void LED_Set(LED_t led,bool value)
{
	 switch (led)
	 {
		 case LED_DEBUG:
			
			LED_DebugSet(value);
			break;
		 
		 default:
			 break;
	 }
}

在引用了数组类型后，代码就变成了这样：

void LED_Set(LED_t led,bool value)
{
	if(value == false)
	{
		GPIO_ResetBits(LED_PortLists[led] , LED_PinLists[led] );		// 关闭
	}	
	else
	{
		GPIO_SetBits(LED_PortLists[led] , LED_PinLists[led]);			// 点亮
	}	
}

3 二维数组

二维数组类似于矩阵，可以用两个索引来访问元素。声明方式如下：

type arrayName[rows][columns];

type：数组中元素的数据类型
arrayName：数组的名字
rows：数组中行数的大小
columns：数组中列数的大小

例如，声明一个2行3列的二维数组：

uint16_t LED_PinMatrixs[2][3];

二维数组的初始化：

uint16_t LED_PinMatrixs[2][3] = 
{
    {GPIO_Pin_1, GPIO_Pin_2, GPIO_Pin_3},
    {GPIO_Pin_4, GPIO_Pin_5, GPIO_Pin_6},
};

可以通过两个索引访问二维数组的元素：

uint16_t LED_PinValue = LED_PinMatrixs[1][2]; 	// 访问第一行第二列的元素,GPIO_Pin_2
LED_PinMatrixs[0][0] = GPIO_Pin_0; 			// 修改第一行第一列的元素

4 常见数组操作

1) 数组遍历

通过循环遍历数组的每个元素：

for (int i = 0; i < LED_NUM; i++) 
{
    LED_Set((LED_t)i,true);				//LED灯全亮
}

2) 查找元素

遍历数组，查找特定元素的位置：

uint16_t LED_PinValue = GPIO_Pin_3;
int index = -1;
for (int i = 0; i < LED_NUM; i++) 
{
    if (LED_PinLists[i] == LED_PinValue) 
    {
        index = i;
        break;
    }
}
if (index != -1) 
{
    printf("元素 %d 在数组中的位置是 %d\n", target, index);
} 
else
{
    printf("数组中没有找到元素 %d\n", target);
}

3) 元素移位

通过循环将数组中的元素依次向前移一位

uint16_t LED_PinValue = LED_PinLists[LED_NUM - 1];

for(int i = LED_NUM - 1;i > 0;i--)
{
    LED_PinLists[i]=LED_PinLists[i-1];
}
LED_PinLists[0] = LED_PinValue;

4) 二维数组转换为一维数组

int rows = 2;
int columns = 3;

uint16_t LED_PinMatrixs[2][3] = 
{
    {GPIO_Pin_1, GPIO_Pin_2, GPIO_Pin_3},
    {GPIO_Pin_4, GPIO_Pin_5, GPIO_Pin_6},
};

uint16_t LED_PinList[rows * columns];
for (int i = 0; i < rows; i++) 
{
    for (int j = 0; j < columns; j++) 
	{
        LED_PinList[i * columns + j] = LED_PinMatrixs[i][j];
    }
}

5 数组名的本质

数组名的本质是指向该数组第一个元素的指针，关于指针，我们后面再讨论

6 使用数组的注意事项

1）在通过数组索引访问数组元素时，一定要注意数组的边界，即索引大小应小于数组元素的大小，5个数组元素，其索引值最大为4。

2）数组索引值从0开始计算。索引值应大于等于0，且小于数组元素的大小。

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