高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（CC++版） 課件 第1章 基礎(chǔ)知識(shí)

第1章

基礎(chǔ)知識(shí)課程地位先導(dǎo)課程、奠定基礎(chǔ)歷史悠久、地位卓越內(nèi)涵豐富、外延拓展216:12課程目標(biāo)掌握程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)問(wèn)題求解應(yīng)用能力提升計(jì)算思維核心素養(yǎng)316:12課程規(guī)劃64學(xué)時(shí)：理論32+上機(jī)32理論教學(xué)實(shí)踐教學(xué)在線教學(xué)416:12課程特色突出問(wèn)題求解緊扣競(jìng)賽考研強(qiáng)化教學(xué)交互培養(yǎng)計(jì)算思維516:12學(xué)習(xí)目標(biāo)及策略考研專業(yè)課程初試語(yǔ)言基礎(chǔ)復(fù)試機(jī)試環(huán)節(jié)認(rèn)真聽(tīng)講，仔細(xì)看書習(xí)題訓(xùn)練，真題模擬上機(jī)實(shí)踐，在線評(píng)測(cè)最終目的：熟練使用C/C++語(yǔ)言編程解決實(shí)際問(wèn)題。616:12目錄程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言C與C++語(yǔ)言第一個(gè)C++程序內(nèi)存和變量cin/cout輸入輸出整數(shù)類型浮點(diǎn)類型字符類型程序設(shè)計(jì)步驟與流程圖716:121．程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言8返回機(jī)器語(yǔ)言計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和接受的二進(jìn)制代碼稱為機(jī)器指令。機(jī)器指令的集合就是該計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言。特點(diǎn)：難學(xué)，難記，難檢查，難修改，難以推廣使用。依賴具體機(jī)器難以移植。匯編語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言的符號(hào)化。用英文字母和數(shù)字表示指令的符號(hào)語(yǔ)言。特點(diǎn)：相比機(jī)器語(yǔ)言簡(jiǎn)單好記，但仍然難以普及。匯編指令需通過(guò)匯編程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器指令才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。依賴具體機(jī)器難以移植。高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言更接近于人們習(xí)慣使用的自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言。特點(diǎn)：功能強(qiáng)大，不依賴于具體機(jī)器。用高級(jí)語(yǔ)言編寫的源程序需要通過(guò)編譯程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器指令的目標(biāo)程序。B87F01BB210203D8B81F042BC3MOVAX123MOVBX456ADDBXAXMOVAX789SUBAXBXx=789-(123+456)16:122．C/C++發(fā)展簡(jiǎn)史1972年，Bell實(shí)驗(yàn)室的DennisRitchie和KenThompson共同發(fā)明了C語(yǔ)言。C語(yǔ)言充分結(jié)合了匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，高效靈活，且易于移植，很快得到廣泛使用。1979年，Bjarne

Stroustrup加入Bell實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始致力于將C改良為帶類的C（Cwithclasses）。1983年該語(yǔ)言被正式命名為C++。ANSI和ISO的聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)在1994年1月25曰提出了第一個(gè)C++標(biāo)準(zhǔn)化草案，該草案保持了Stroustrup最初定義的所有特征。在完成C++標(biāo)準(zhǔn)化的第一個(gè)草案后不久，Alexanderstepanov創(chuàng)建了標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)（STL）。在通過(guò)了第一個(gè)草案之后，委員會(huì)投票并通過(guò)了將STL包含到C++標(biāo)準(zhǔn)中的提議。委員會(huì)于1997年11月14日通過(guò)了該標(biāo)準(zhǔn)的最終草案，1998年C++的ANSI/ISO標(biāo)準(zhǔn)被投入使用。通常此版本的C++被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)C++，所有的主流C++編譯器都支持該版本的C++，包括微軟的VisualC++和Borland公司的C++Builder。9返回16:123．第一個(gè)C++程序要求：在屏幕上輸出“Ilovec++programming!”。#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){ cout<<"Ilovec++programming!"<<endl; return0; }10返回16:124．內(nèi)存和變量存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件。存儲(chǔ)器按其用途可分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器。主存儲(chǔ)器又稱內(nèi)存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱內(nèi)存，輔助存儲(chǔ)器又稱外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱外存。內(nèi)存存取速度快，是CPU能夠直接尋址的存儲(chǔ)空間。存儲(chǔ)器中每一個(gè)字節(jié)均對(duì)應(yīng)唯一的編碼地址，通常以8bit位組成一個(gè)字節(jié)(byte)為基本單位，每210(1024)byte為1KB，210KB為1MB，210MB為1GB，210GB為1TB。11返回16:12變量：具有特定屬性的內(nèi)存單元，可通過(guò)變量名直接引用該存儲(chǔ)單元在C/C++程序中，變量必須遵循“先定義，后使用”的原則。變量命名遵守以下規(guī)則：（1）變量名只能由字母、數(shù)字和下劃線構(gòu)成；（2）變量名不能以數(shù)字開(kāi)頭；（3）變量名不能使用系統(tǒng)保留的關(guān)鍵字(見(jiàn)表1.1)；（4）變量名嚴(yán)格區(qū)分大小寫。同時(shí)，為了增加程序代碼的可讀性，給變量取名時(shí)應(yīng)盡可能做到“見(jiàn)名知義”。定義變量的一般格式為：數(shù)據(jù)類型

變量名1,變量名2,……,變量名n;

inta; //定義一個(gè)名稱為a的整型變量

inta,b,c; //定義三個(gè)整型變量，名稱分別為a,b,c12autobreakcasecharconstcontinuedefaultdodoubleelseenumexternfloatforgotoifintlongregisterreturnshortsignedsizeofstaticstructswitchtypedefunionunsignedvoidvolatilewhile16:125．cin/cout輸入輸出

C++的輸入和輸出均是采用“流”(stream)方式實(shí)現(xiàn)，有關(guān)流對(duì)象cin、cout和流運(yùn)算符的信息均存放于C++的輸入輸出流庫(kù)中。因此，若要在程序中使用cin、cout和流運(yùn)算符，則必須用預(yù)處理命令“#include<iostream>”將頭文件iostream包含到本文件中。使用cin可輸入多個(gè)變量的值，其一般格式：cin>>變量1>>變量2……>>變量n；使用cout可輸出多個(gè)表達(dá)式的值，其一般格式：cout<<表達(dá)式1<<表達(dá)式2……<<表達(dá)式n；13返回16:12例1.2：計(jì)算兩個(gè)整數(shù)的和。輸入：輸入兩個(gè)整數(shù)，兩個(gè)整數(shù)用空格隔開(kāi)。輸出：輸出為兩個(gè)整數(shù)的和，單獨(dú)占一行。樣例輸入：12樣例輸出：3#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){ inta,b; cin>>a>>b; cout<<a+b<<endl; return0;}1416:126．整數(shù)類型進(jìn)制由符號(hào)集和兩個(gè)基本因數(shù)“基數(shù)”與“位權(quán)”構(gòu)成，基數(shù)指不同符號(hào)的個(gè)數(shù)，位權(quán)指進(jìn)制每一固定位對(duì)應(yīng)的權(quán)值。十進(jìn)制是10個(gè)符號(hào)的排列組合，二進(jìn)制是2個(gè)符號(hào)的排列組合。1．十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制對(duì)于整數(shù)部分，用被除數(shù)反復(fù)除以2（第一次取該整數(shù)為被除數(shù)，以后每次均取前一次商的整數(shù)部分作被除數(shù)），依次記下每次的余數(shù)并將余數(shù)倒序排列，便是轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)。對(duì)于小數(shù)部分，采用連續(xù)乘以基數(shù)2并依次取出整數(shù)部分，直至其小數(shù)部分為0結(jié)束。以十進(jìn)制數(shù)53轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)為例，53連續(xù)六次除以2后，得到的余數(shù)依次是：1、0、1、0、1、1。將所有余數(shù)倒序排列為110101。因此十進(jìn)制數(shù)53轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為110101。2．二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)第0位的權(quán)值是2的0次方，第1位的權(quán)值是2的1次方，……。如二進(jìn)制數(shù)01100100轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)為100。15返回16:126．整數(shù)類型（原碼、反碼、補(bǔ)碼）計(jì)算機(jī)中的有符號(hào)數(shù)存在原碼、反碼和補(bǔ)碼三種表示方法。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律采用補(bǔ)碼來(lái)表示和存儲(chǔ)，其原因在于：補(bǔ)碼可將符號(hào)位和數(shù)值位統(tǒng)一處理；補(bǔ)碼也可將加減運(yùn)算進(jìn)行統(tǒng)一處理。原碼、反碼與補(bǔ)碼的表示規(guī)則如下：原碼表示法的最高位為符號(hào)位，正數(shù)該位為0，負(fù)數(shù)該位為1；其余位為數(shù)值位，表示數(shù)值的大小，為該數(shù)絕對(duì)值的二進(jìn)制形式。正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼為該數(shù)原碼的符號(hào)位不變數(shù)值位取反(0變?yōu)?，1變?yōu)?)。反碼通常用作原碼和補(bǔ)碼之間的過(guò)渡碼。正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為該數(shù)反碼加1。16返回16:12補(bǔ)碼符號(hào)位的數(shù)學(xué)特征體現(xiàn)了補(bǔ)碼在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)。以編譯系統(tǒng)為短整型數(shù)據(jù)分配2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)空間為例，十進(jìn)制數(shù)據(jù)13的二進(jìn)制形式是1101，其在存儲(chǔ)單元中數(shù)據(jù)形式如圖1.1。十進(jìn)制數(shù)據(jù)-13的原碼、反碼和補(bǔ)碼如圖1.2。17位序151413121110987654321013的原碼0000000000001101-13的原碼1000000000001101-13的反碼1111111111110010-13的補(bǔ)碼111111111111001116:12Dev-C++環(huán)境中各種類型整數(shù)所占用存儲(chǔ)單元長(zhǎng)度及取值范圍C++標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有具體規(guī)定各種類型數(shù)據(jù)所占用存儲(chǔ)單元的長(zhǎng)度，具體由各編譯系統(tǒng)自行決定，只是要求：sizeof(short)<=sizeof(int)<=sizeof(long)<=sizeof(longlong)。18整數(shù)類型字節(jié)數(shù)取值范圍[signed]int4-2147483648~2147483647(-231~231-1)unsigned[int]40~4294967295(0~232-1)[signed]short[int]2-32768~32767(-215~215-1)unsignedshort[int]20~65535(0~216-1)[signed]long[int]4-2147483648~2147483647(-231~231-1)unsignedlong[int]40~4294967295(0~232-1)[signed]longlong[int]8-9223372036854775808~9223372036854775807(-263~263-1)unsignedlonglong[int]80~18446744073709551615(0~264-1)16:12例1.3：有m支鉛筆分給n位同學(xué)（且m>n），請(qǐng)問(wèn)每位同學(xué)平均可分幾支？還剩幾支？輸入：輸入兩個(gè)整數(shù)m和n，分別表示鉛筆的總數(shù)和學(xué)生的人數(shù)（m>n）。輸出：輸出兩個(gè)整數(shù)，分別表示每位同學(xué)平均分配的數(shù)量及剩余的鉛筆數(shù)量。樣例輸入：16332樣例輸出：53#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){ intm,n; cin>>m>>n; cout<<m/n<<""<<m%n<<endl; //cout<<“每位同學(xué)平均可分”<<m/n<<"支,還剩"<<m%n<<“支”<<endl; return0;}1916:127．浮點(diǎn)類型浮點(diǎn)表示法是目前為止使用最廣泛的實(shí)數(shù)表示方法。相對(duì)于定點(diǎn)數(shù)而言，浮點(diǎn)數(shù)利用指數(shù)使小數(shù)點(diǎn)的位置根據(jù)需要而上下浮動(dòng)，從而可以靈活地表達(dá)更大范圍的實(shí)數(shù)。在處理浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將其分成小數(shù)和指數(shù)兩個(gè)部分加以存儲(chǔ)。浮點(diǎn)數(shù)類型包括單精度浮點(diǎn)型(float)、雙精度浮點(diǎn)型(double)和長(zhǎng)雙精度浮點(diǎn)型(longdouble)。Dev-C++環(huán)境中各種類型浮點(diǎn)數(shù)所占用存儲(chǔ)單元長(zhǎng)度及取值范圍見(jiàn)表1.3。同整數(shù)類型一樣，C++也沒(méi)有規(guī)定各種浮點(diǎn)型所占用存儲(chǔ)單元的長(zhǎng)度，具體由各編譯系統(tǒng)自行決定。20返回整數(shù)類型字節(jié)數(shù)有效數(shù)字絕對(duì)值取值范圍float460以及1.2*10-38~3.4*1038double8150以及2.3*10-308~1.7*10308longdouble16190以及3.4*10-4932~1.1*10493216:12

輸入：輸入一個(gè)浮點(diǎn)類型的數(shù)r表示圓的半徑。輸出：該圓的面積。樣例輸入：2.3樣例輸出：16.6106#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){ doubler; cin>>r; cout<<3.14*r*r<<endl; return0;}2116:12絕對(duì)值與取整函數(shù)；指數(shù)、對(duì)數(shù)、開(kāi)方函數(shù)函數(shù)功能intabs(inti)返回整數(shù)的絕對(duì)值doublefabs(doubled)返回雙精度數(shù)的絕對(duì)值doublelabs(longn)返回長(zhǎng)整型數(shù)的絕對(duì)值

doubleceil(doubled)向上取整doublefloor(doubled)向下取整doubleround(doubled)四舍五入22函數(shù)功能doublelog(doublex)返回自然對(duì)數(shù)ln(x)的值doublelog10(doublex)返回常用對(duì)數(shù)lg(x)的值doublepow(doublex,doubley)返回x的y次冪doublesqrt(doublex)返回x的平方根

16:12例1.5：輸入一個(gè)正整數(shù)，輸出其位數(shù)。輸入：一個(gè)正整數(shù)。輸出：正整數(shù)的位數(shù)。樣例輸入：100樣例輸出：3#include<iostream>#include<cmath>usingnamespacestd;intmain(){ intnum,n; cin>>num; n=log10(num)+1; cout<<n<<endl; return0;}2316:128．字符類型在C++中，字符類型分為無(wú)符號(hào)字符類型和有符號(hào)字符類型。字符類型數(shù)據(jù)占一個(gè)字節(jié)，以其對(duì)應(yīng)ASCII碼的二進(jìn)制形式存儲(chǔ)，因此可看作是存儲(chǔ)空間和取值范圍更小的整數(shù)類型。字符類型數(shù)據(jù)所占用存儲(chǔ)空間和