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第6章 利用数组处理批量数据

程序员文章站 2022-06-12 18:19:20
一批具有同名的同属性的数据就组成一个数组(array),s就是数组名 由此可知: (1)数组是一组有序数据的集合。数组中各数据的排列是有一定规律的,下标代表数据在数组中的序号。 (2)用一个数组名(如s)和下标(如15)来唯一地确定数组中的元素,如s15就代表第15个学生的成绩。 (3)数组中的每一 ......

一批具有同名的同属性的数据就组成一个数组(array),s就是数组名

由此可知:

(1)数组是一组有序数据的集合。数组中各数据的排列是有一定规律的,下标代表数据在数组中的序号。

(2)用一个数组名(如s)和下标(如15)来唯一地确定数组中的元素,如s15就代表第15个学生的成绩。

(3)数组中的每一个元素都属于同一个数据类型。不能把不同类型的数据放在同一个数组中。

c语言规定用方括号中的数字来表示下标,如用s[15]表示s15,即第15个学生的成绩。

6.1 怎样定义和引用一维数组

   一维数组是数组中最简单的,它的元素只需要用数组名加一个下标,就能唯一确定。

6.1.1 怎样定义一维数组

   要想使用数组,就需要先定义数组,才能使用。下面是对数组的定义:

         int a[10];

它表示定义了一个整形数组,数组名为a,此数组有10个整型元素。

定义一维数组的一般形式为:

类型符 数组名[常量表达式];

说明:

(1)数组名的命名规则和变量名相同,遵循标识符命名规则。

(2)在定义数组时,需要指定数组中元素的个数,方扩种的常量表达式用来表示元素的个数,即数组长度。

(3)常量表达式中可以包括常量和符号常量。不能包含变量;c语言不允许对数组的大小作动态定义,即数组的大小不依赖于程序运行过程中变量的值。

说明:如果在被调用的函数(不包括主函数)中定义数组,其长度可以是变量和非常量表达式。

void func(int n)

{

         int a[2*n];                //合法,n的值从实参传来

         ……

}

如果指定数组为静态(static)存储方式,则不能用“可变长数组”。如:

static int a[2*n];                       //不合法,a数组指定为static存储方式

 

6.1.2 怎样引用一维数组元素

在定义数组并对其中的各元素赋值后,就可以引用数组中的元素。应注意:只能引用数组元素而不能一次整体调用整个数组全部元素的值。

引用数组元素的表示形式为:

数组名[下标]

如,a[0]就是数组a中序号为0的元素,它和一个简单变量的地位和作用相似。“下标”可以是整形常量或整形表达式。如:

a[0] = a[5]+a[7]-a[2*3]

每一个数组元素都代表一个整数值

注意:定义数组时用到的“数组名[常量表达式]”和引用数组元素时用的“数组名[下标]”形式相同,但含义不同。如:

int a[10];          //这里的a[10]表示的是定义数组时指定数组包含10个元素

t = a[6];            //这里的a[6]表示引用a数组中序号为6的元素

例:将10个数组元素依次赋值为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,要求按逆序输出。

编写程序:

 1 #include <stdio.h>
 2 int main()
 3 {
 4     int i=0,a[10];
 5     printf("转序前的排序为:");
 6     for(i=0;i<=9;i++)
 7     {
 8         a[i] = i;
 9         printf("%d ",a[i]);
10     }
11     printf("\n转序后的排序为:");    
12     for(i=9;i>=0;i--)
13         printf("%d ",a[i]);
14     printf("\n");
15     return 0;
16 }
1 转序前的排序为:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2 转序后的排序为:9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
3 请按任意键继续. . .

 

 

注意:数组元素的下标从0开始,如果用“int a[10];”定义数组,则最大下标值为9,不存在数组元素a[10]。下面是常见的错误:

for(i = 1;i<=10;i++)                            //循环变量从1开始,变到10

         a[i] = i;                                        //下标从1开始,变到10

for(i = 10;i>=1;i--)                            

         printf("%d",a[i]);

 

6.1.3 一维数组的初始化

   为了使程序简洁,常在定义数组的同时,给各数组元素赋值,这称为数组的初始化。可以用“初始化列表”方法实现数组的初始化。

(1)在定义数组时对全部数组元素赋予初值。如:

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

将数组中各元素的初值顺序放在一对花括号内,数据间用逗号分隔。花括号内的数据就称为“初始化列表”。经过以上的定义和初始化之后,a[0] = 0,a[1] = 1…

(2)可以只给数组中的一部分元素赋值。如:

int a[10] ={0,1,2,3,4};

定义a数组有10个元素,但花括号内只提供5个初值,这表示只给前面5个元素赋初值,系统自动给后5个元素赋初值为0.

(3)如果想使一个数组中全部元素值为0,可写成:

int a[10] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,};

int a[10] = {0};   //未赋值的部分元素自动设为0

(4)在对全部数组元素赋初值时,由于数据的个数已经确定,因此可以不指定数组长度。如:

int a[5] = {1,2,3,4,5};

也可写成:

int a[] = {1,2,3,4,5};

虽然没有在方括号中指定数组的长度,但是系统会根据花括号中的数据的个数确定a数组有5个元素。但是,如果数组长度与提供的初值个数不相同,则方括号中的数组长度不能省略。如,想定义数组长度为10,就不能省略数组长度的定义,而必须写成:

int a[10] = {1,2,3,4,5};

只初始化前5个元素,后5个元素为0.

说明:如果在定义数值型数组时,指定了数组的长度并对之初始化,凡未被“初始化列表”指定初始化的数组元素,系统会自动帮忙初始化。(如果是整型则初始化为0;如果是字符型数组,则初始化为‘\0’;如果是指针型数组,则初始化为null,即为空指针)。

 

6.1.4 一维数组程序举例

例:用数组来处理球fibonacci数列问题

编写程序:

 1 #include<stdio.h>
 2 int main()
 3 {
 4     int i;
 5     int s[25]={1,1};
 6     for(i=2;i<25;i++)
 7     s[i]=s[i-1]+s[i-2];
 8     for(i=0;i<25;i++)
 9     {
10         if(i%5==0&&i!=0)
11             printf("\n%12d",s[i]);
12         else
13             printf("%12d",s[i]);
14     }
15     printf("\n");
16     return 0;
17 }

 

 

6.2 怎样定义和引用二维数组

怎样定义二维数组呢?基本概念与方法和一维数组相似。

float p[3][6];

以上定义了一个float型的二维数组,第1维有3个元素,第2维有6个元素。每一维的长度分别用一对方括号括起来。

   二维数组定义的一般形式为:

   类型说明符 数组名[常量表达式][常量表达式]

如:

int a[3][4],b[5][10]

定义a为3*4(3行3列)的数组,b为5*10(5行10列)的数组。注意,不能写成

int a[3,4],b[5,10];   //在一对方括号内写两个下标,错误

   c语言对二维数组采用这样的定义方式,使得二维数组可被看作是一种特殊的一维数组:它的元素又是一个一维数组。如,可把a看作是一个一维数组,它有3个元素:

a[0],a[1],a[2]

每个元素又是一个包含4个元素的一维数组,如:

第6章 利用数组处理批量数据

此处把a[0],a[1],a[2]看作一维数组名。c语言的这种处理方法在数组初始化和用指针表示时显得很方便;这将会后面有所体会。

   c语言中,二维数组中元素排列的顺序是按行存放的,即在内存中先顺序存放第1行的元素,接着在存放第2行的元素。

注意:用矩阵形式(如3行4列形式)表示二维数组,是逻辑上的概念。能形象地表示出行列关系。而在内存中,各元素时连续存放的,不是二维的,是线性的。这点请务必明确。

 c语言还允许使用多为数组。和二维数组一致,只是增加了一个括号:

 int a[2][3][4] //定义三维数组a,它有2页,3行,4列

多维数组在内存中的排列顺序为:1维的下标变化最慢,最右边的下标变化最快。

 

6.2.2 怎样引用二维数组的元素

二维数组元素的表示形式为:

数组名[下标][下标]

如,arr[2][3]表示a数组中序号为2的行中序号为3的列的元素。下标应是整型表达式,如arr[2-1][2*2-1].不要出现a[2,3]、a[2-1,2*2-1]形式。

数组元素可以出现在表达式中,也可以被赋值:

b[1][2] = a[2][3]/2

注意:在引用数组元素时,下标值应在已定义的数组打下的范围内。如:

int a[3][4];       //定义a为3*4的二维数组

……

a[3][4] = 3; //不存在a[3][4]元素

   按以上的定义,数组a可用的“行下标”的范围为0~2,“列下标”的范围为0~3.用a[3][4]表示元素显然超过了数组的范围。

   请严格区分在定义数组时用的a[3][4]和引用元素时的a[3][4]的区别。前者用a[3][4]来定义数组的维数和各维数的大小,后者a[3][4]中的3和4是数组元素的下标值;引用元素时,a[3][4]代表行序号为3、列序号为4的元素(行序号和列序号均从0起算)。

 

6.2.3 二维数组的初始化

可以使用“初始化列表”对二维数组初始化。“初始化列表”不理解的,请看前面的定义。

(1)分行给二维数组赋初值。

int a[3][4] ={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};

这种赋初值方法比较直观,把第1个花括号内的数组给第1行的元素,第2个花括号内的数据给第2行的元素……即按行赋初值

(2)可以将所有数据写在一个花括号内,安数组元素在内存中的排列顺序对个元素赋初值。如

int a[3][4] = {1,2,3,4, 5,6,7,8, 9,10,11,12};

效果与第1种赋值相同。但以第1中方法为好,界限清楚。用第2中方法如果数据多,则会写成一大片,容易遗漏,也不容易检查。

(3)可以对部分元素赋初值。如

int a[3][4] ={{1},{5},{9}};

它的作用只对各行第1列(即序号为0的列)的元素赋初值,其余元素值自动为0.赋初值后数组个元素为:

1

0

0

0

5

0

0

0

9

0

0

0

也可以对各行中的某一元素赋初值,如:

int a[3][4] = {{1},{0,6},{0,0,11}};

初始化后的数组元素如下:

 

1

0

0

0

0

6

0

0

0

0

11

0

这种方法对0元素少时比较方便,不必将所有的0都写出来,只需输入少量数据。

也可以只对某几行元素赋初值:

int a[3][4] = {{1},{5,6}};

初始化后的数组元素如下:

1

0

0

0

5

6

0

0

0

0

0

0

第3行不赋初值。

         也可以对第2行不赋初值,如:

         int a[3][4] = {{1},{},{9}};

(4)如果对全部元素都赋初值(即提供全部初始数据),则定义数组时对第1位的长度可以不指定,但第2维的长度不能省。换句话说,就是低维的长度一定要写。如

int a[3][4] = {1,2,3,4, 5,6,7,8, 9,10,11,12};

与下面的定义等价:

int a[][4] = {1,2,3,4, 5,6,7,8, 9,10,11,12};

系统会根据数据总个数和第2位的长度算出第1维的长度。

在定义时也可以只对部分元素赋初值而省略第1维的长度,但应分行赋初值。如:

int a[][4] = {{0,0,3},{},{0,10}};

这样的写法,能通知编译系统;数组共有3行。数组的各元素为:

0

0

3

0

0

0

0

0

0

10

0

0

从本节的介绍中可以看到:c语言在定义数组和表示数组元素时采用a[][]这种两个方括号的方式,对数组初始化时十分有用,它使概念清楚,使用方便,不易出错。

 

6.2.4 二维数组程序举例

例:将一个二维数组行和列元素互换,存到另一个二维数组中。如:

                          a = 1 2 3                    b = 1 4

                              4 5 6                          2 5

                                                                3 6

编写程序:

 1 #include <stdio.h>
 2 int main()
 3 {
 4          int a[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}};
 5          int b[3][2],i,j;
 6          printf("array a:\n");
 7          for(i = 0; i<=1;i++)
 8          {
 9                  for(j = 0;j<=2;j++)
10                   {
11                           printf("%5d",a[i][j]);
12                           b[j][i] = a[i][j];
13                   }
14                   printf("\n");
15          }
16          printf("array b:\n");
17          for(i = 0; i<=2;i++)
18          {
19                   for(j = 0;j<=1;j++)
20                   {
21                           printf("%5d",b[i][j]);
22                   }
23                   printf("\n");
24          }
25          return 0;
26 }

 

6.3 字符数组

   前面已经介绍过,字符型数据是以字符的ascii码值存储在存储单元中,一般占用一个字节。由于ascii代码属于整数形式,故在c99标准中,将字符型归纳为整型类型中的一种。

   注意:c语言中没有字符串类型,字符串是存放在字符型数组中的。

 

6.3.1 怎样定义字符数组

用来存放字符数据的数组是字符数组。字符数组中的一个元素存放一个字符。

定义字符数组的方法与定义数值型数组的方法类似,如:

char c[10];

c[0] = ‘i’; c[1] = ‘ ‘;……

由于字符型数据是以整数形式(ascii代码)存放的,因此也可以用整型数组来存储字符数据,如:

int c[10];

c[0] = ‘i’; c[1] = ‘ ‘;……

 

6.3.2 字符数组的初始化

(1)用“初始化列表”,把各个字符依次赋给数组中各元素。

char c[10] = {‘i’, ‘ ’, ‘a’, ‘m’, ‘ ’, ‘h’, ‘a’, ‘p’, ‘p’, ‘y’};

如果在定义字符数组时不进行初始化,则数组中各元素的值是不可预料的。如果花括号中提供的初值个数(即字符个数)大于数组长度,则出现语法错误。如果初值个数小于数组长度,则只将这些字符赋给数组中前面的那些元素,其余的元素自动定为空字符(即’\0’)。如:

char c[10] = {‘i’, ‘ ’, ‘a’, ‘m’, ‘ ’, ‘h’};

结果可通过编译运行查看。体会其中的差别。

(2)如果提供的初值个数与预定的数组长度相同,在定义时可以省略数组的长度,系统会自动根据初值个数确定数组长度。如:

 char c[] = {‘i’, ‘ ’, ‘a’, ‘m’, ‘ ’, ‘h’, ‘a’, ‘p’, ‘p’, ‘y’};

数组c的长度自动定为10.

 

也可以定义和初始化一个二维数组;如:

char diamond[5][5] = {{‘ ’,’ ’,’*’},{’ ’ ,‘* ’ ,’ ’ ,’*’},

{’*’ ,’ ’ ,’ ’ ,’ ’ ,’*’},{’ ’ ,‘* ’ ,’ ’ ,’*’},{‘ ’,’ ’,’*’}};

 

6.6.3 怎样引用字符数组中的元素

可以引用字符数组中的一个元素,得到一个字符。

例:输入一个已知的字符串

编写程序:

 1 #include <stdio.h>
 2 int main()
 3 {
 4          char c[10] = {'i', ' ', 'a', 'm', ' ', 'h', 'a', 'p', 'p', 'y'};
 5          int i = 0;
 6          for(i = 0; i<10 ; i++){
 7                   printf("%c",c[i]);
 8          }
 9          printf("\n");
10          return 0;
11 }
1 运行结果: i am happy

 

6.3.4 字符串和字符串结束标志

在c语言中,是把字符串作为字符数组来处理的。

字符串的有效长度和字符数组的长度是不一样的概念。

c语言规定了一个“字符串结束标志”,以字符’\0’为结尾作为结束标志。

如果字符数组中存有若干字符,前面9个字符都不是空字符(‘\0’),而第10个字符时’\0’,则认为数组中有一个字符串,其有效字符为9个(即有效长度为9)。也就是说,在遇到字符’\0’时,表示字符串结束,把它前面的字符组成一个字符串.

c系统在用字符数组存储字符串常量时会自动加一个’\0’作为结束符。如,“c program”共有9个字符,在数组中它占有10个字节,最后一个字节是’\0’是由系统自动加上的。

当然,在定义字符数组时应估计实际字符串长度,保证数组长度始终大于字符串实际长度。

说明:’\0’代表ascii码为0的字符,从ascii码表中可以查到(在博客前面有贴出来过),ascii为0的字符不是一个可以显示的字符,而是一个“空操作符”,即什么也不做。用它来作为字符串结束标志不会产生附加的操作或增加有效字符,只起一个供辨别的标志。

 

(3)用字符串常量来使字符数组初始化;如:

char c[] = {“i am happy”};

也可以省略花括号,和下面等价

char c[] = “i am happy”;

等价于

char c[] = {'i', ' ', 'a', 'm', ' ', 'h', 'a', 'p', 'p', 'y',’\0’};

 

注意观察三种方式,这三种是等价的。

char c[10] = {'i', ' ', 'a', 'm', ' ', 'h', 'a', 'p', 'p', 'y',’\0’};

char c[] = {'i', ' ', 'a', 'm', ' ', 'h', 'a', 'p', 'p', 'y',};

这两种是不等价的,前者的长度为11,后者的长度为10.

说明:字符数组并不要求它的最后一个字符为’\0’,甚至可以不包含’\0’。

 

6.3.5 字符数组的输入输出

字符数组的输入输出可以有两种方法。

(1)逐个字符输入输出。用格式符“%c”输入或输出一个字符。如:

char c = ‘a’;

printf(“%c”,c);

 

(2)将整个字符串一次输入或输出。用“%s”格式符,意思是对字符串(string)的输入输出。

如:

char c[] = {“chian”};

printf(“%s\n”,c);

说明:

(1)输出的字符中不包括结束符’\0’

 

(2)用“%s”格式输出字符串时,printf函数中的输出项是字符数组名,而不是数组元素名。如:

char c[] = {“chian”};

printf(“%s”,c[0]);    //这是错误的,不能这样输出

printf(“%s\n”,c);      //这是正确的,能正常输出

 

(3)如果数组长度大于字符串的实际长度,也只能输出到遇’\0’结束。

char c[10] = {“chian”};            //字符串长度为5,连’\0’共占6个字节

printf(“%s\n”,c);

只输出字符串的有效字符“china”,而不是输出10个字符。

(4)如果一个字符数组中包含一个以上’\0’,则遇上第一个’\0’时输出就会结束。如:

char c[] = {'i', ' ', 'a', 'm',’\0’ ,' ', 'h', 'a', 'p', 'p', 'y'};

printf(“%s\n”,c);

输出结果:i am

(5)可以用scanf函数输入一个字符串。如:

scanf(“%s”,c);

scanf函数中的输入项c是已定义的字符数组名,输入的字符串应短于已定义的字符数组的长度。如,已定义: char c[6];

从键盘输入:

china 回车

系统会自动在china后面加一个’\0’结束符。

 

注意:scanf函数中的输入项如果是字符数组名,不要再加地址符&,因为在c语言中数组名代表该数组的起始地址。下面的写法不正确:

scanf(“%s”,&str);    //str前面不应加&

(6)输入字符串的方法:

printf(“%s”,c);

过程:按字符数组名c找到其数组起始地位,然后逐个输出其中的字符,直到遇到’\0’为止。

 

6.3.6 使用字符串处理函数

   在c函数库中提供了一些用来专门处理字符串的函数。

1. puts函数——输出字符串的函数

其一般形式为:

puts(字符数组)

其作用是将一个字符串(以’\0’结束的字符序列)输出到终端。假如已定义str是一个字符数组名,且该数组已被初始化为“china”.则执行:

puts(str);

其结果在终端上输出“china”。

 

   用puts函数输出的字符串中可以包含转义字符。如:

char str[] = {“chian\nhappy”};

puts(str);

输出:

china

happy

在输出时将字符串结束标志’\0’转换为’\n’,即输出完字符串后换行。

 

2.gets函数——输入字符串的函数

其一般形式为:

gets(字符数组)

其作用是从终端输入一个字符串到字符数组,并且得到一个函数值。该函数值是字符数组的起始地址。如:

gets(str); //假定str是已定义的字符数组

从键盘输入:
computer

将输入的字符串“computer”送给字符数组str(请注意,送给数组的共有9个字符,而不是8个字符),返回的函数值是字符数组str的起始地址。一般利用gets函数的目的是向字符数组输入一个字符串,而不大关心起函数值。

注意:用puts和gets函数只能输出或输入一个字符串,不能写成

puts(str1,str2); 或 gets(str1,str2);

 

3.strcat函数——字符串连接函数

其一般形式为:

strcat(字数数组1,字符数组2)

strcat是stringcatenate(字符串连接)的缩写。其作用是把两个字符数组中的字符串连接起来,把字符串2接到字符串1后面,结果放在字符数组1中,函数滴啊用后得到一个函数值——字符数组1的地址。如:

char str1[30] = {“people’s republic of ”};

char str2[] = {“china”};

printf(“%s”,strcat(str1,str2));

输出:

people’s *

说明:

(1)字符数组1必须足够大,以便容纳连接后的新字符串。若在定义时改用str1[] =  {“people’s republic of ”}; ,就会出现error ,因长度不够。

(2)连接前两个字符串的后面都有’\0’,连接时将字符串1后面的’\0’取消,只在新串最后保留’\0’。

 

4.strcpy和strncpy函数——字符串复制函数

其一般形式为:

strcpy(字符数组1,字符数组2)

strcpy是stringcopy(字符串复制)的简写。它表示“字符串复制函数”,作用是将字符串2复制到字符数组1中去。如:

char str1[10],str2[] = “china”;

strcpy(str1,str2);

 

说明:

(1)字符数组1必须定义得足够大,以便容纳被复制的字符串2.字符数组1的长度不应小于字符串2 的长度。

(2)“字符数组1”必须写成数组名形式(如str1),“字符串2”可以是字符数组名,也可以是一个字符串常量。如:

strcpy(str1,”china”);

作用与前面相同。

(3)如果在复制前未对str1数组初始化或赋值,则str1各字节中的内容是无法预知的,复制时将str2中的字符串和其后的’\0’一起复制到字符数组1中,取代字符数组1中的前6个字符,最后4个字符并不一定是’\0’,而是str1中原有的最后4个字节的内容。

(4)不能用赋值语句将一个字符串常量或字符数组直接给一个字符数组。如:

str1 = “china”;

str2 = str1;                //这是错误的。

只能用strcpy函数将一个字符串复制到另一个字符数组中去。用赋值语句只能讲一个字符赋给一个字符型变量或字符型数组元素。

 

5.strcmp函数——字符串比较函数

其一般形式为:

strcmp(字符串1,字符串2);

strcmp是stringcompare(字符串比较)的缩写。它的作用是比较字符串1和字符串2.如:

strcmp(str1,str2);

strcmp(“china”,”korea”);

strcmp(str1,”beijing”);

说明:字符串比较的规则是:将两个字符串自左至右逐个字符相比(按ascii码值大小比较),直到出现不同的字符或遇到’\0’为止。

(1)如全部字符相同,则认为两个字符串相等。

(2)若出现不相同的字符,则以第1对不相同的字符的比较结果为准。

如果参加比较的两个字符串都是由英文字母组成,则有规律:在英文字典中在后面的为“大”。如:在computer在字典中的位置在compare之后,所以“computer”>“compare”。但应注意小写字符比大写字符“大”。所以“dog”<“cat”

比较的结果由函数值带回。

(1)如果字符串1=字符串2,则函数值为0

(2)如果字符串1>字符串2,则函数值为一个正整数

(3)如果字符串1<字符串2,则函数值为一个负整数

注意:对两个字符串比较,不能用以下形式:

if(str1>str2)

 printf(“yes”);

只能用:

if(strcmp(str1,str2)>0)

         printf(“yes”);

 

6. strlen函数——测字符串长度的函数

其一般形式为

strlen(字符数组)

strlen是stringlength(字符串长度)的缩写。它是测试字符串长度的函数。函数的值为字符串中的实际长度(不包括’\0’)。

char str[10] = “china”;

printf(“%d”,strlen(str));

输出结果不是10,也不是6,而是5.也可以直接测试字符串常量的长度,如:

strlen(“china”);

 

7.strlwr函数——转换为小写的函数

其一般形式为

strlwr(字符串)

strlwr是stringlowercase(字符串小写)的缩写。函数的作用是将字符串中大写字母转成小写字母。

 

8.strupr函数——转换为大写的函数

其一般形式为

strupr(字符串)

strupr是stringuppercase(字符串大写)的缩写。函数的作用是将字符串中小写字母转成大写字母。

         以上介绍了常用的8种字符串处理函数,应当再次强调:库函数并未c语言本身的组成部分,而是c语言编译系统为方便用户使用而提供的公共函数。当然,不同的编译系统提供的函数数量和函数名、函数功能都不尽相同,必要时查一下库函数手册。

注意:在使用字符串处理函数时,应当在程序文件的开头声明

#include <string.h>

把”string.h”文件包含到本文件中。