C/C++ 數組排序、平均值與極值計算實戰

前言

數組是 C 語言最基礎的數據結構，排序、求平均、最大/最小值是入門必練的三大經典操作。本文通過一個完整的選擇排序案例，講解數組操作的核心邏輯，並指出代碼中常見的邊界與變量作用域陷阱。

完整代碼：選擇排序 + 統計分析

#include <stdio.h>

// 選擇排序：從小到大
void sort(int array[], int n) {
    for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {          // 只需 n-1 輪
        int minIdx = i;                         // 假設當前位置是最小值
        for (int j = i + 1; j < n; ++j) {       // 在未排序區尋找真正最小值
            if (array[j] < array[minIdx]) {
                minIdx = j;
            }
        }
        // 交換
        if (minIdx != i) {
            int tmp = array[i];
            array[i] = array[minIdx];
            array[minIdx] = tmp;
        }
    }
}

int main() {
    int a[10];
    printf("請輸入 10 個整數：\n");
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        scanf("%d", &a[i]);
    }

    sort(a, 10);

    printf("排序後：");
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");

    // 統計：平均、最大、最小
    int sum = 0, max = a[0], min = a[0];
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        sum += a[i];
        if (a[i] > max) max = a[i];
        if (a[i] < min) min = a[i];
    }
    printf("平均值：%.2f\n最大值：%d\n最小值：%d\n", (double)sum / 10, max, min);

    return 0;
}

核心邏輯解析

1. 選擇排序

• 外層循環：i 從 0 到 n-2，每輪確定第 i 位置的最小值。
• 內層循環：j 從 i+1 到 n-1，掃描未排序區，記錄最小值下標 minIdx。
• 交換：僅當 minIdx != i 時交換，減少無用操作。
• 時間複雜度：O(n²)，適合小規模數據；大數據請用 qsort。

2. 統計極值與平均

• 初始化 max = min = a[0]，避免魔法數字（如 INT_MIN）。
• 單次遍歷同時完成求和、找最大、找最小，效率最優。
• 平均值計算時強制轉 double 防止整數除法截斷。

常見坑點與修正

進階建議

1. 使用標準庫：#include <stdlib.h> qsort(a, 10, sizeof(int), cmp_int);，cmp_int 返回 *a - *b。
2. 泛化排序：傳入比較函數指針，支援任意類型、升降序切換。
3. 邊界檢查：n <= 0 直接返回，避免空數組崩潰。
4. 變量作用域最小化：循環變量在 for 內聲明（C99），減少命名汙染與誤用風險。

總結

數組操作看似簡單，卻是指針算術、循環不變式、內存模型的綜合練兵場。寫對這三件小事，對理解鏈表、樹、圖等高級結構大有裨益。記住：先寫正確，再優化；邊界永遠先於邏輯。