01-C++编程入门

编程定义

生活中的程序

人脸识别、指纹识别。
无人驾驶、扫地机器人。
外卖、地图导航。
QQ、微信、抖音、小红书。
人工智能软件，DeepSeek、ChatGPT、豆包等

编程又称编写程序，程序是为了解决某个问题而编写的计算机能识别和执行的指令集合。

什么是C++

编程语言是和计算机沟通的方式

C++是计算机能认识的一门功能强大的高级语言

计算机有众多语言，但是计算机真的可以听懂这些语言吗？实际上，计算机只可以识别二进制 0 和 1。其他的内容都不能够识别，这种由 0 和 1 构成的语言就是机器语言。

而 C++、Python 等语言就是计算机提供给我们人类和计算机交互的接口。

算法竞赛

CSP系列, CSP-J、CSP-S、NOIP、NOI等等
ACM/ICPC
LeetCode

学习规范

课上的例题要按照要求自己动手写代码。
例题要求必须掌握，习题在例题熟练情况下再完成。
课后习题不要照标准程序抄，先自主思考。

C++语言基本结构

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    cout << "Hello World!" << endl;
    return 0;
}

cout 算术运算符

cout << "Hello World！" << endl;
cout << 1+2 << endl;
cout << 10/3 << endl;
cout << 10*1.0/3 << endl;
cout << 10%3 << endl;

C++ 中除法是整除，两个整数相除，结果会舍弃小数。如果要保留小数，需要将分子或分母变为小数。

02-C++变量常量，输入输出

什么是变量？

变量是程序可操作存储区的名称。顾名思义，就是可以改变的量。

变量声明的语法格式

数据类型 变量名;
数据类型 变量名 = 初始值;
例如：
int a;  // 定义一个整型变量

变量赋值

赋值号即 =，表示将 = 右边的值赋给 = 左边的变量，而并不是相等的意思。

int a;
a = 1;
a = 2;
a = 3;  // 最终输出a的值为3

变量命名规范

规则：由字母、数字和下划线组成的符号串。

数字不能开头
不能使用 C++ 关键字
区分大小写

cin输入数据

int a;
cin >> a;
cout << a;

常量

常量是指在程序执行过程中其值不会发生变化的标识符。

const 类型名 常量名 = 常量值;
#define 常量名 常量值

const double PI = 3.1415926;
#define PI 3.1415926

03-C++标准数据类型

整型

整型最常见的就是 int，占 4 个字节，表示范围为 -2^31 ~ 2^31-1。

cout << sizeof(int) << endl;
输出：4

浮点型

float 占 4 字节，保留有效位数 7 位；double 占 8 字节，保留有效位数 16 位。

#include <iomanip>
const double PI = 3.14159265358;
cout << fixed << setprecision(6) << PI;

字符型

字符常量是由单个字符组成，所有字符采用 ASCII 编码，共有 128 个字符。

类型转换

隐式转换：编译器自动转换
显式转换：使用强制类型转换运算符

// 隐式转换
int a = 5;
double b = a;

// 显式转换
double c = 3.14;
int d = (int)c;

04-C++格式化输入输出

C++格式化输出

控制符	功能
endl	输出一个新行符
fixed	按定点格式显示浮点数
setprecision(n)	设置浮点数输出精度
setw(n)	设置输出宽度

C语言风格格式化输出

// scanf输入
int a;
scanf("%d", &a);

// printf输出
printf("我今年%d岁了", a);
printf("%.2f", 3.14159);

05-选择结构

布尔类型

bool a = true, b = false;
cout << a << " " << b;  // 输出:1 0

关系运算

>、<、>=、<=、==、!=

逻辑运算

&&（与）、||（或）、!（非）

if 语句

if (条件) {
    // 条件为真时执行
} else {
    // 条件为假时执行
}

switch语句

switch(表达式){
    case 常量1:
        // 语句
        break;
    case 常量2:
        // 语句
        break;
    default:
        // 默认语句
}

06-循环结构

for 循环

for(初始化; 条件; 增量) {
    循环体;
}

// 常见写法
for(int i = 0; i < n; i++)    // 循环n次
for(int i = 1; i <= n; i++)   // i从1到n

while 循环

while(条件) {
    循环体;
}

do...while 循环

do {
    循环体;
} while(条件);

循环基本问题

计数问题：cnt++
累加问题：s += x
累乘问题：r *= x
最值问题：maxn = max(maxn, x)

循环跳出

continue：重新开始循环
break：跳出当前循环
return：返回函数

07-一维数组

为什么需要数组？

用一个数组变量存储所有的学员分数：int a[50];

一维数组定义

数据类型 数组名[数组长度];
int a[10];   // 合法
int b[n];    // 非法（n是变量）

数组初始化

int a[5] = {1,2,3,4,5};
int b[10] = {0,1,2,3,4};  // 其余为0
int c[5] = { };            // 全部初始化为0

全局变量与局部变量

全局变量：定义在所有函数外，自动初始化为0，占用内存空间
局部变量：定义在函数内，默认随机值，占用栈空间

08-二维数组

二维数组定义

数据类型 数组名[行数][列数];
int a[3][4];  // 3行4列的二维数组

二维数组初始化

int a[2][3] = {
    {1,2,3},
    {4,5,6}
};

int b[2][3] = {1,2,3,4,5,6};  // 按行顺序初始化

二维数组遍历

for(int i = 0; i < n; i++) {
    for(int j = 0; j < m; j++) {
        cin >> a[i][j];
    }
}

09-字符串

C风格字符串

char str[100];
cin >> str;          // 输入字符串（空格结束）
cin.getline(str, n); // 输入整行（包含空格）

C++字符串

#include <string>
string s;
cin >> s;
getline(cin, s);  // 读取整行

字符串常用操作

s.length()     // 获取长度
s.empty()      // 判断是否为空
s.substr(pos, len)  // 截取子串
s.find(t)      // 查找子串位置
s + t          // 字符串拼接

10-函数

函数定义

返回类型 函数名(参数列表) {
    函数体;
    return 返回值;
}

函数分类

无参无返回值
有参无返回值
无参有返回值
有参有返回值

函数重载

同名函数但参数列表不同（参数个数或类型不同）。

递归函数

函数调用自身，需要有终止条件。

int factorial(int n) {
    if(n == 1) return 1;
    return n * factorial(n-1);
}

11-结构体和联合体

结构体定义

struct 结构体名 {
    数据类型 成员名1;
    数据类型 成员名2;
    ...
};

struct Student {
    string name;
    int age;
    double score;
};

Student s;
s.name = "小明";
s.age = 10;

结构体数组

struct Student stu[100];
for(int i = 0; i < n; i++) {
    cin >> stu[i].name >> stu[i].score;
}

联合体

联合体的所有成员共享同一块内存空间，同一时刻只能有一个成员有效。

12-指针

什么是指针？

指针是一个变量，它存储的是另一个变量的内存地址。

指针声明

数据类型 *指针名;
int a = 10;
int *p = &a;  // p指向a的地址

指针操作

*p    // 解引用，获取指针指向的值
&a    // 取地址，获取变量a的地址
p++   // 指针移动

指针与数组

int a[5] = {1,2,3,4,5};
int *p = a;  // p指向数组首元素
cout << *p;  // 输出1
cout << *(p+1);  // 输出2