一、第一个C++程序
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
cout << "Hello World!";
return 0;
}
二、数据类型、变量与常量、运算符
2.1 数据类型
2.2 变量与常量
2.3 运算符
三 、判断语句(if-else、switch-case)
3.1 if语句
if语句:用来实现两个分支的选择结构。
3.1.1 if语句的一般形式
cpp
//1.没有else子句部分
if(表达式) 语句1
//2.有else子句部分
if(表达式){
语句1
}else{
语句2
}
if 语句基本形式是:if (表达式)语句,"表达式"值可以是任意合法的数值。
3.1.2 级联的if-else语句
示例:交电费,分阶段收费
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
float x = 0.0;
float y = 0.0;
cin >> x;
if (x <= 100) y = x * 0.5;
else if (x > 100 && x <= 300) y = 100 * 0.5 + (x - 100) * 0.8;
else if (x > 300 && x <= 1000) y = 100 * 0.5 + 200 * 0.8 + (x - 300) * 1.2;
else y = 100 * 0.5 + 200 * 0.8 + 700 * 1.2 + (x - 1000) * 2;
cout << y;
return 0;
}
3.1.3 嵌套的if-else语句
示例:找出三位数中的最大值?
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
int a, b, c;
int max = 0;
cin >> a >> b >> c;
if (a > b) {
if (a > c) {
max = a;
}
else {
max = c;
}
}
else {
if (b > c) {
max = b;
}
else {
max = c;
}
}
cout << max;
return 0;
}
3.2 switch语句
switch语句:实现多分支选择结构。
其基本语句为:
cpp
switch(控制表达式)
{
case 常量:
语句;
break;
default:
语句;
break;
}
示例:根据月份数输出对应月份的英文
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
int month;
cin >> month;
switch (month) {
case 1:cout << "January" << endl; break;
case 2:cout << "February" << endl; break;
case 3:cout << "March" << endl; break;
case 4:cout << "April" << endl; break;
case 5:cout << "May" << endl; break;
case 6:cout << "June" << endl; break;
case 7:cout << "July" << endl; break;
case 8:cout << "August" << endl; break;
case 9:cout << "September" << endl; break;
case 10:cout << "October" << endl; break;
case 11:cout << "November" << endl; break;
case 12:cout << "December" << endl; break;
}
return 0;
}
3.3 关系、逻辑与条件运算符与表达式
3.3.1 关系运算符与表达式
例如:a>3是一个关系表达式,>是一个关系运算符。
关系运算符:
运算符 | 含义 | 举例 | 说明 |
---|---|---|---|
> | 大于 | a>b | a>b 则true,否则false |
>= | 大于等于 | a>=b | a>=b则true,否则false |
< | 小于 | a<b | a<b 则true,否则false |
<= | 小于等于 | a<=b | a<=b则true,否则false |
== | 等于 | a==b | a=b 则true,否则false |
!= | 不等于 | a!=b | a!=b 则true,否则false |
括号、关系运算符与算术运算符的优先级:
|------|--------|-----|---------------|-------|
| 括号() | *、/、% | +、- | <、<=、>、>= | ==、!= |
| 优先级高 ---------------------------------------------------------> 优先级低 |||||
3.3.2 逻辑运算符与表达式
运算符 | 含义 | 举例 | 说明 |
---|---|---|---|
&& | 逻辑与(and) | a&&b | 全真则真,一假全假 |
|| | 逻辑或(or) | a||b | 一真全真,全假才假 |
^ | 异或运算符 //严格来说,这是位运算符, 但它常常用于逻辑判断,故 放在这里。 | a^b | 一真一假则为真, 全真全假则为假 |
! | 逻辑非(not) | !a | 假则为真,真则为假 |
运算符优先级:
|------|---------------|--------|------------|------------------|---------------|-------|------|------|
| 括号() | !、-(负号)、++、-- | *、/、% | +、- (加减运算) | <<、>> (左右位移) | <、<=、>、>= | ==、!= | && | || |
| 优先级高 ---------------------------------------------------------> 优先级低 |||||||||
3.3.3 条件运算符与表达式
|----------------|------------|---------------------------|
| 运算符 | 举例 | 说明 |
| 表达式1?表达式2:表达式3 | (a>b)?a:b | 如果表达式1为真,取值表达式2;为假,取值表达式3 |
3.4 分支结构的测试:程序测试方法
什么是测试?(找逻辑上的bug)
指对一个完成了全部或部分功能、模块的计算机程序在正式使用前的检测,以确保该程序能按预定的方式正确地运行。
是程序员开发人员或程序测试人员的任务。
通过运行测试用例,找出程序中尽可能多的Bug。
程序测试方法的分类:白盒测试(结构测试):程序员自己看代码,主要用于测试的早期和重要的路径。
黑盒测试(功能测试):代码交给系统测试,主要用于测试的后期和重要的功能。
四、循环语句(for、while、do-while)
选择循环语句的一般原则:循环次数已知------for语句
循环次数未知------while语句
循环体至少执行一次------do-while语句
4.1 for循环
for语句能用于两种情况:1.循环次数已经确定。2.循环次数不确定而只给出循环结束条件。
其基本语法如下:
cpp
for(循环变量赋初值;循环条件;循环变量增值){
//循环语句
}
示例:求1~100的和(注意到,sum前面不加"&")
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
int sum=0;
int i;
for(i=1;i<=100;i++){
sum=sum+i;
}
cout<<"1~100的和为"<<sum;
return 0;
}
/*为什么printf里面的变量sum不加"&"?
加&传递的是指针,是一个内存地址;不加&传递的是值,是一个变量的拷贝。
printf 在输出时,只需要值就够了。
而scanf 之所以加&,是因为他需要知道你想把输入的参数,保存在内存的什么地方,也就是你给的变量的地址*/
4.2 while循环
while语句:只要当循环条件表达式为真(即给定的条件成立),就执行循环体语句。
(while循环的特点:先判断循环条件,后执行循环体语句)
其基本语法如下:
cpp
while(循环条件){
//循环体
}
示例:求1~100的和
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
int i=1,sum=0;
while(i<=100){
sum=sum+i;
i++;
}
cout<<"1~100的和为"<<sum;
return 0;
}
4.3 do-while循环
do-while语句:先执行循环体,然后再检查循环条件是否成立,若成立再执行循环体。
(do-while循环的特点:先无条件执行循环体,然后判断循环条件是否成立。)
其基本语法如下:
cpp
do{
//循环体
}while(循环条件)
示例:求1~100的和
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
int i=1,sum=0;
do{
sum=sum+i;
i++;
}while(i<=100);//注意在这里,有一个分号!!
cout<<("1~100的和为"<<sum;
return 0;
}
4.4 改变循环执行的状态
4.4.1 break语句提前终止循环
break语句的作用:使流程跳出循环体之外,接着执行循环体下面的语句。
(break语句只能用于循环语句和switch语句之中,而不能单独使用。)
示例:1~100从小到大依次相加,当和大于3000时,立刻输出和。
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
int sum=0;
for(i=1;i<=100;i++){
sum=sum+i;
if(sum>3000) break;//break语句前常用if语句作为执行条件
}
cout<<"此时和为"<<sum;
return 0;
}
思考:如果是双重循环,在内循环体内有一个break语句,下一步进行什么循环?
解答:提前终止内循环,继续进行外循环。
4.4.2 continue语句提前结束本次循环
continue语句的作用:结束本次循环,进入下一次循环。
示例:要求输出100~200不能被3整除的数。
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
int i;
for (i = 100; i < 200; i++) {
if (i % 3 == 0) //i%3==0,是指i除以3的余数等于0,即i能够被3整除
continue; //continue语句也常搭配if语句进行使用
cout<<i<<endl;
}
return 0;
}
4.5 递推法
4.5.1 通过Fibonacci数列看递推法
斐波那契数列是什么?
斐波那契数列是一个数列,以0和1开始,后面的每一项都是前两项的和。数列的前几项如下:0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, ...
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int F(int num);
int main() {
int i;
cin >> i;
F(i);
cout << F(i);
return 0;
}
int F(int num) {
if ((num == 0) || (num == 1)) {
return num;
}
else {
return F(num - 1) + F(num - 1);
}
return 0;
}
4.5.2 递推法的基本思想
- 递推法:指从问题的已知条件出发,依据某种递推关系,依次推出所要求的各中间结果及最后结果。
- 递推初始条件确定:问题本身已经给定or通过对问题的分析与化简后确定。
- 递推的方向(两种):顺推法、逆推法
顺推法:从已知初始条件出发,通过递推关系逐步推算出要解决的问题的结果的方法。如求斐波那契数列。
倒推法:在不知初始值的情况下,经某种递推关系而获知于问题的解或目标,从这个解或目标出发,采用倒推手段,一步步地倒退到这个问题的初始情况。如猴子吃桃。
实现递推的步骤:
- 确定递推变量:要根据问题的具体实际,设置递推变量。
- 建立递推关系:递推关系是指,如何从变量的前一些值推出其下一个值,或从变量的后一些值推出其上一个值的公式(或关系)。
- 确定初始(边界)条件:对确定的递推变量,要根据问题最简单情形的数据确定递推变量的初始(边界)值,这是递推的基础。
- 对递推过程进行控制:递推过程不能无休止地重复执行下去。递推过程在什么时候结束,满足什么条件结束,这是编写递推算法必须考虑的问题。
4.6 穷举法
4.6.1 什么情况下用穷举算法
- 穷举法:根据问题中的"约束条件",将所有可能的解一一列举出来,并逐个验证是否符合"约束条件",找出符合要求的解。
- 穷举法适合求解的问题:可能的答案是有限个and答案是已知的,但又难以用解析法描述。这种算法通常用循环结构来完成。
4.6.2 百鸡问题
"百鸡问题":鸡翁一,值钱五,鸡母一,值钱三,鸡雏三,值钱一。百钱买百鸡,问鸡翁、母、雏各几何?
cpp#include<iostream> using namespace std; int main() { int i, j, k; for (i = 1; i <= 20; i++) { for (j = 1; j <= 33; j++) { for (k = 1; k <= 300;k++) { if ((i + j + k == 100) && (5 * i + 3 * j + k / 3 == 10)) { break; } } } } cout << i << " " << j << " " << k << endl; return 0; }
优化,两重循环(k=100-i-j)
cpp#include<iostream> using namespace std; int main() { int i, j,k; for (i = 1; i <= 20; i++) { for (j = 1; j <= 33; j++) { k = 100 - i - j; if ((5*i + 3*j + k/3 == 100) && ( k % 3 == 0)) { break; } } } cout << i << " " << j << " " << k << endl; return 0; }
4.7 循环程序调试方法:单步调试法
程序调试的步骤:猜测出错位置,设置断点------>单步运行------>观察变量------>发现问题------>修正代码,重新运行------>解决问题
循环程序常用断电:初始值,改变程序条件变量的位置,判断条件。
五、数组
5.1 一维数组
定义一维数组:数据类型 数组名[常量表达式];
如int a[10],char c[10]。
- 数组是用来存储相同数据类型的数据结构。
- 数组在内存里有一块连续的存储空间(区别于链表)。
- 常量表达式是来表示数组大小的,定义之后就不能改变。
5.2 二维数组
定义二维数组:数据类型 数组名[常量表达式1][常量表达式2];
如int a[][10],char c[][10]。
- 二维数组可以表示二维表格上的数据。
- 二维数组存储形式先行后列。
- 二维数组的处理一般采用双重循环语句。
5.3 字符串与字符数组
解决两个问题:
- 字符串输入cin和cin.getline区别
- 字符串输出如何不出现乱码?
字符串与字符数组的不同字符串char name[]="hust";//数组长度为5
|---|---|---|---|-----|
| h | u | s | t | \0 |字符数组char name[]={'h','u','s','t'};//数组长度为4
|---|---|---|---|
| h | u | s | t |
字符数组的输入输出
在实际应用cin输入字符数组时,会自动在输入的字符尾端加上'\0',故在定义数组大小时应考虑到这一点。
- 字符数组的输入(cin、cin.getline)
用"cin>>数组名"的形式输入
遇到空格,Tab,回车键表示数据之间间隔;回车键还可以表示输入结束
用"cin>>数组名"输入单个字符串时,其中不能有空格
用"cin>>数组名"输入多个字符串时,可以用空格分隔
用cin.getline函数(输入字符串中包含空格字符)
cin.getline(字符数组名,字符个数n)
输入回车表示输入结束
输入字符的数量(不包含回车)最大为n-1
输入的字符后会自动添加串结束符'\0',作为字符串的一部分放入数组
如果输入字符的数量(不包含回车)大于n-1个,将前n-1个字符放入数组
cin和cin.getline混合使用
运行下面这个代码会发现cin,getline语句被直接跳过,并没有输入的过程。这是因为cin>>和cin.getline从缓冲区读数据时的方式不同,cin>>不读"\n"换行符,但是cin.getline读"\n"换行符,那么在实际的运行过程中代码读完cin>>之后会立马遇到一个换行符,cin.getline 也就没运行就结束了。
那么如何解决上述问题?(清空缓冲区)
混合使用cin和cin.get.line时,用cin.clear()和cin.sync()解决问题
cpp//混用之后,有问题的代码 #include<iostream> using namespace std; int main() { char ch[5]; int number; cin >> number; cin.getline(ch, 5); return 0; } //清空缓冲区,没问题的代码 #include<iostream> using namespace std; int main() { char ch[5]; int number; cin >> number; cin.getline(ch, 5); return 0; }
- 字符数组的输出
cout遇到'\0'才能结束
cpp//没有结束符,有问题的代码 #include<iostream> using namespace std; int main() { char a[4] = "C++"; char b[3] = { 'c','+','+' }; cout << a << endl; cout << b << endl; return 0; } //加结束符,没问题的代码 #include<iostream> using namespace std; int main() { char a[4] = "C++"; char b[3] = { 'c','+','+' ,'\0'}; cout << a << endl; cout << b << endl; return 0; }
5.4 字符串的应用
字符数组与数值数组之间的异同
- 相同点:定义格式一样,可以使用循环访问每个元素。
- 不同点1:循环控制条件不同
cppint a[6] = { 1,2,3,4,5,6 }; for (int i = 0; i < 6; i++) { cout << a[i]; } char b[60] = "hello"; for (int j = 0; b[i] != '\0'; j++) { cout << b[j]; }
- 不同点2:字符数组可以使用数组名整体访问整个字符串
cpp//输出的是数组a的首地址 int a[6] = { 1,2,3,4,5,6 }; cout<<a<<endl; //输出b为首地址的字符串,直至遇到'\0'结束 char b[60] = "hello"; cout << b<<endl;
六、指针------C++的灵魂
6.1 指针的概述及基本应用
6.1.1 指针的基本概念
- 内存地址:计算机的内存被划分为一个个的存储单元,简称内存单元。内存单元按一定的规则编号,这个编号就是存储单元的地址。
- 变量与地址:程序中定义的变量要占用一定的内存空间,不同的数据类型的变量占用的内存空间大小不一样。如整型变量占用4个存储单元,浮点型变量占用8个存储单元。
- 访问内存中的数据(两种方式:直接访问,间接访问)
直接访问:通过变量名,直接对变量的存储空间进行存取访问。
间接访问:根据变量的地址进行存取访问。
指针变量与指针变量的定义
- 指针变量是一种特殊的变量,用于存放内存单元的地址,即能存放地址的变量就是指针变量。
- 指针变量定义的一般形式:数据类型 *指针变量名;
定义语句中的 *表示该变量为指针变量。
指针变量前的数据类型规定了指针变量指向的变量的数据类型。
如double *p,p为指针变量,且指针变量p里存放着double类型变量的地址。
- 指针变量的三要素
变量名:与一般变量取名相同,数字、字母、下划线组成,字母、下划线开头。
指针变量的类型:指针所指向的变量的类型,而不是自身的类型。指针变量本身均为long int类型。
指针变量的值:是某个变量的内存地址。
6.1.2 与指针相关的运算符&、*
取地址运算符:&
- &是一个一元运算符,用来得到一个变量的地址。&后面必须是个变量。
- 例如int a;
&a表示变量在内存中的起始地址,
指针运算符:*
- *是一个一元运算符,表示指针变量所指向的变量的值(取值)。*后面必须是个地址。
注意:*在不同地方出现含义不同。
- 如:int a=5,b,*p;
p=&a;//*p也就是取地址&a内存放的变量a的值
b=*p;//(即p所指向的内存单元的内容),等价于b=a
6.1.3 指针变量的初始化与赋值
- 指针变量初始化,在定义时赋值:数据类型 *指针名=地址
- 指针赋值: 指针变量=地址
其中的"地址"可以是变量的地址、数组名等。
如:int x=8;
int *p=&x;//指针变量初始化
int *q;
q=p;//指针赋值
- 不能把常量或表达式赋给指针变量。
p=&67; p=&(i+4)是非法的
- 不能将一个整数赋给指针变量,但可以赋整数值0,0是可以直接赋给指针变量的唯一整数值,表示空地址(NULL)。
int *p; p=0;//p为空指针,不指向任何地址
6.2 指针与一维数组
6.2.1 指针表示一维数组的元素
数组:int a[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
|--------|-------|---------|-------|
| a[0] | 下标表示法 | *(a+0) | 地址表示法 |
| a[1] | 下标表示法 | *(a+1) | 地址表示法 |
| a[2] | 下标表示法 | *(a+2) | 地址表示法 |
| a[3] | 下标表示法 | *(a+3) | 地址表示法 |数组:int a[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
int *p=a;
|-----------------|-------|----------------|-------|
| cout<<*(p+0) | 下标表示法 | cout<<p[0] | 地址表示法 |
| cout<<*(p+1) | 下标表示法 | cout<<p[1] | 地址表示法 |
| cout<<*(p+2) | 下标表示法 | cout<<p[2] | 地址表示法 |
| cout<<*(p+3) | 下标表示法 | cout<<p[3] | 地址表示法 |
6.2.2 指针的算术运算与比较运算
cppint a[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 }; int* p = a;
此时p是指针变量里面存放着&a,p指向a[0]
- p++后,p指针指向的地址是什么?
6.2.3 用指针操作一维数组的实例
6.3 指针与二维数组
6.4 指针数组
6.5 多级指针、动态内存分配
七、指针
八、