陣列（Array）是程式設計中最基礎、最常見的資料結構之一。它可以把多筆相同資料型別的資料依序存放在一起，並替每個元素編上索引，讓我們能快速地存取與管理資料。

當程式需要處理大量性質相同的資料時，使用陣列通常會比宣告許多個別變數更簡潔，也更容易搭配迴圈進行計算。

假設今天要記錄五位學生的成績，我們可以先準備五個變數：

int score1 = 80;
int score2 = 90;
int score3 = 75;
int score4 = 60;
int score5 = 85;

只有五筆資料時，好像還不算太麻煩。但是，如果班上有五十位學生，難道要一路宣告到 score50 嗎？後續如果想計算平均成績、找出最高分，或把所有成績印出來，也得逐一操作這些變數，程式會變得很長，而且很難維護。

當我們需要保存許多型態相同、用途相關的資料時，就可以使用陣列。陣列會把這些資料依照順序放在一起，再讓我們透過索引找到其中的元素。

C 語言的陣列怎麼宣告？

C 語言宣告陣列的基本格式是：

資料型態 陣列名稱[元素數量];

例如，要準備一個能存放五個整數的陣列，可以寫成：

int scores[5];

這行程式的意思是：建立一個名為 scores 的陣列，裡面可以存放五個 int。

陣列也可以在宣告時直接設定初始值：

int scores[5] = {80, 90, 75, 60, 85};

如果已經列出所有初始值，也可以省略中括號裡的數量，讓編譯器自動計算：

int scores[] = {80, 90, 75, 60, 85};

上面兩種寫法都會建立包含五個元素的陣列。

如果只提供部分初始值，其餘元素會自動補成 0：

int scores[5] = {80, 90};

陣列內容會是：

{80, 90, 0, 0, 0}

因此，如果想把全部元素初始化為 0，可以使用：

int scores[5] = {0};

陣列索引從 0 開始

剛開始學習程式語言的陣列時，很容易把陣列的「索引」和「長度」搞混。

陣列會替每個元素編上一個索引，讓程式可以找到指定的位置。C 語言的索引從 0 開始，因此五個元素的索引不是 1 到 5，而是 0 到 4。

先用個簡單的陣列來講解：

int scores[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

因為索引是從 0 開始，看起來會像這樣：

索引：   0    1    2    3    4
資料：  10   20   30   40   50

printf("%d\n", scores[0]); // 第一個元素：10
printf("%d\n", scores[3]); // 第四個元素：40

當變數仍是陣列而不是指標時，可以用 sizeof 運算子計算元素數量：

size_t length = sizeof(scores) / sizeof(scores[0]);

printf("陣列長度：%zu\n", length); // 陣列長度：5

也可以透過索引修改元素：

scores[3] = 70;

這行程式會把索引 3，也就是第四個元素，從 40 改成 70。

初學陣列時最容易犯的錯誤，就是把元素數量當成最後一個索引：

int scores[5];

scores[5] = 100; // 錯誤：已超出陣列範圍

scores 只有五個元素，合法索引是 0 到 4。C 語言通常不會自動替我們檢查索引是否超出範圍，越界存取可能修改到其他資料、得到奇怪的結果，甚至造成程式崩潰。因此，使用陣列時一定要特別注意索引範圍。

使用迴圈走訪陣列

陣列的一大優點，是可以搭配迴圈統一處理所有元素。例如，把五個成績依序印出來：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int scores[5] = {80, 90, 75, 60, 85};

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("第 %d 位學生：%d 分\n", i + 1, scores[i]);
    }

    return 0;
}

迴圈中的 i 會依序變成 0、1、2、3、4，剛好對應五個合法索引。條件必須寫成 i < 5，不能寫成 i <= 5，否則最後一次會存取不存在的 scores[5]。

有了迴圈之後，計算總分和平均也很方便：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int scores[5] = {80, 90, 75, 60, 85};
    int total = 0;

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        total += scores[i];
    }

    double average = total / 5.0;

    printf("總分：%d\n", total);
    printf("平均：%.2f\n", average);

    return 0;
}

如果陣列有 n 個元素，走訪全部元素就需要處理 n 次，因此時間複雜度是 O(n)。

小結

陣列可以把多筆相同型態的資料集中管理，並利用從 0 開始的索引存取元素。搭配迴圈後，就能用同一段程式統一處理陣列中的所有資料。

今天的重點：

• 陣列只能存放宣告時指定的資料型態。
• 陣列索引從 0 開始，不能超出合法範圍。
• 長度為 n 的陣列，合法索引是 0 到 n - 1。
• 當變數仍是陣列而不是指標時，可以用 sizeof(陣列) / sizeof(陣列[0]) 計算元素數量。
• 使用迴圈走訪全部 n 個元素，時間複雜度是 O(n)。

下一篇會進一步說明陣列在記憶體中如何排列，以及為什麼可以用索引快速找到指定的元素。