xiaolinquan/cpp-courseware
1
0 Fork 0
Code Issues Pull Requests Actions Packages Projects Releases Wiki Activity
Files
main
cpp-courseware/1.2026年秋季班课程班教案/2班/1/1. 第一章_C++程序设计基础.md
T

9.8 KiB
Raw Permalink Blame History

第一章 C++ 程序设计基础

本章内容

  • 1.1 程序设计的目标和流程
  • 1.2 简单数学运算
  • 1.3 变量与常量

1.1 程序设计的目标和流程

核心知识

程序设计的目标，是把现实问题中的处理步骤转化为计算机能够准确执行的指令。一个程序通常要完成三件事：

  1. 接收数据：获得题目给出的输入。
  2. 处理数据：按照公式或规则计算。
  3. 给出结果：严格按要求输出答案。

C++ 属于高级语言。我们编写的源代码不能直接由计算机执行，必须先经过编译。完整流程可以概括为：

分析问题 → 设计算法 → 编写源代码 → 编译与链接 → 运行程序 → 测试结果

“编译成功”只表示代码符合语法规则并成功生成程序，不表示计算结果一定正确。

关键语法与规则

最小的 C++ 程序结构：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Hello, World!" << endl;
    return 0;
}

各部分作用：

代码 作用
#include <iostream> 引入标准输入输出流库，使程序可以使用 cin、cout
using namespace std; 允许直接使用标准命名空间 std 中的工具
int main() 主函数，也是程序的执行入口
{ ... } 标出一个代码块的范围，左右花括号必须配对
cout << ...; 向控制台输出数据
return 0; 结束 main，向系统报告程序正常结束

书写代码时还要注意：

  • C++ 区分大小写，cout 与 Cout 不是同一个名称。
  • 代码中的标点应使用英文半角符号。
  • 大多数语句以英文分号 ; 结束。
  • 一个可独立运行的程序必须有且只有一个 main 函数。
  • #include 是预处理指令，末尾不写分号。

注释供程序员阅读，编译器会忽略注释内容：

// 单行注释：从 // 开始到本行末尾

/*
   块注释：可以跨越多行
   适合说明一段代码的整体功能
*/

例题

题目： 输出两行文字，第一行输出 C++ Review，第二行输出 Ready!。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "C++ Review" << endl;
    cout << "Ready!" << endl;
    return 0;
}

说明： 程序从 main 开始执行。cout 负责输出，endl 负责换行，每条输出语句都以分号结束。

常见错误

  • 把 cout 使用的 << 写成 >>。
  • 使用中文分号 ；、中文引号 “ ” 或中文括号。
  • 漏写分号，或遗漏 }，使括号无法配对。
  • 变量名或工具名拼写错误。
  • 在 OJ 题目中擅自输出题目没有要求的内容。
  • 编译器标出的行不一定是真正写错的位置。遇到括号、分号问题时，应同时向前检查。

1.2 简单数学运算

核心知识

C++ 的基本算术运算符包括：

运算符 作用 示例 结果
+ 加法 5 + 2 7
- 减法 5 - 2 3
* 乘法 5 * 2 10
/ 除法 7 / 2 3
% 求余 7 % 2 1

两个整数相除时执行整数除法，小数部分直接舍去，不进行四舍五入。只要参与除法的一方是浮点数，才会得到浮点结果。

关键语法与规则

cout << 7 / 2;       // 3：整数除法
cout << 7.0 / 2;     // 3.5：浮点除法
cout << 14 % 4;      // 2：求余
cout << (2 + 3) * 4; // 20：括号优先

常见优先级从高到低：

  1. 括号 ()
  2. 乘、除、取余 * / %
  3. 加、减 + -

cout 中双引号会影响输出含义：

cout << "2 + 4"; // 输出文本：2 + 4
cout << 2 + 4;   // 输出计算结果：6

% 和整数除法经常配合使用：

int n = 479;
int ones = n % 10; // 9：提取最右边一位
n = n / 10;        // 47：去掉最右边一位

可以把 % 10 记作“个位提取器”，把 / 10 记作“个位削减器”。

部分数学函数需要引入头文件 <cmath>：

#include <cmath>

double x = sqrt(81);   // 计算根号 81，结果为 9
double y = pow(2, 5);  // 计算 2 的 5 次方，结果为 32

例题

题目： 14 个苹果平均分给 4 名同学，输出每人分到的数量和剩余数量，中间用一个空格分隔。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << 14 / 4 << " " << 14 % 4;
    return 0;
}

输出：

3 2

说明： 14 / 4 得到整数商 3，14 % 4 得到余数 2。空格属于文本，因此写成 " "。

常见错误

  • 误以为 7 / 2 会得到 3.5。需要写成 7.0 / 2 或 7 / 2.0。
  • 对 double 使用 %。初学阶段把 % 理解为整数求余。
  • 把 2 ^ 3 当作 2 的 3 次方。C++ 中 ^ 不是乘方运算。
  • 忘记括号，导致计算顺序与题意不同。
  • 把算式放入双引号，程序只会原样输出算式文本。
  • 输出多个答案时漏掉题目要求的空格或换行。

1.3 变量与常量

核心知识

变量用于保存输入数据、计算结果和程序运行过程中的中间状态。变量可以理解为内存中带有名称的数据容器。

使用变量通常包含三个动作：

  1. 定义：说明变量的类型和名称。
  2. 初始化或赋值：把数据保存到变量中。
  3. 读取或更新：使用变量中的值，或用新值覆盖旧值。

= 是赋值运算符。程序会先计算等号右边，再把结果保存到左边变量中。它与数学中的“相等”含义不同。

常量用于保存程序运行期间不允许改变的数据。常量使用 const 定义，并且必须在定义时初始化。

关键语法与规则

变量定义、初始化与更新：

int a = 10;          // 定义并初始化
int b, c;            // 同时定义两个 int 变量
b = 3;               // 给 b 赋值
a = a + 5;           // 先计算右边，再把 15 赋给 a
a += 2;              // 等价于 a = a + 2

常见的复合赋值(将运算和赋值合并，一种简便写法)：

写法 等价写法
a += b; a = a + b;
a -= b; a = a - b;
a *= b; a = a * b;
a /= b; a = a / b;
a %= b; a = a % b;

变量命名规则：

  • 只能由字母、数字和下划线组成。
  • 不能以数字开头。
  • 不能使用 int、return、if 等 C++ 关键字。
  • 同一作用域内不能重复定义同名变量。
  • 建议变量名见名知意，例如 score、totalMinutes、radius。

常量定义：

const double PI = 3.14159;
// PI = 3.14; // 错误：常量不能再次赋值

典型例题

题目： 输入圆的半径，输出圆的周长和面积。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    const double PI = 3.14159;
    double r;
    cin >> r;

    double length = 2 * PI * r;
    double area = PI * r * r;

    cout << length << " " << area;
    return 0;
}

说明： 半径和计算结果可能含小数，因此使用 double。圆周率在程序运行期间不应改变，因此定义为常量。

变量覆盖示例：猴子吃桃倒推。

int peach = 1;                // 第四天剩 1 个
peach = (peach + 1) * 2;      // 倒推第三天
peach = (peach + 1) * 2;      // 倒推第二天
peach = (peach + 1) * 2;      // 倒推第一天
cout << peach;                // 22

每次赋值都先使用 peach 的旧值完成右侧计算，再用结果覆盖旧值。

常见错误

  • 变量没有定义就使用。
  • 变量未初始化就参与计算，可能得到不可预测的值。
  • 把 = 当作判断相等。赋值写 a = 5;，判断相等写 a == 5。
  • 写 a + 1; 却以为 a 会自动变化。更新变量应写 a = a + 1;、a += 1; 或 a++;。
  • 常量没有初始化，或在定义后再次赋值。
  • 变量名以数字开头、包含中文或使用了关键字。

本章练习

一、基础知识

  1. C++ 程序从哪个地方开始执行？



  2. #include <iostream> 的作用是什么？它的末尾是否需要分号？



  3. 单行注释和块注释分别怎样书写？



  4. 分别写出加、减、乘、除、求余对应的运算符。



  5. 计算下列表达式的结果：

    • 13 / 5
    • 13 % 5
    • 13.0 / 5
    • (2 + 3) * 4

  6. 判断下列变量名是否合法，并说明原因：

    • score1
    • 1score
    • total_score
    • double
    • studentAge

  7. = 在 C++ 中表示什么？a = a + 1; 应怎样理解？



  8. 为什么 const double PI = 3.14159; 必须在定义时给出初始值？



二、代码阅读

  1. 写出程序的输出结果：

    #include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "3 + 4" << " " << 3 + 4;
    return 0;
}




  2. 写出程序的输出结果：

    int a = 5;
a = a + 3;
a *= 2;
cout << a;




  3. 找出下面代码中的错误并改正：

    #include <iostream>;
using namespace std;

int Main {
    cout >> "Hello"；
    return 0
}



  4. 写出 ones 和 n 的最终值：

    int n = 628;
int ones = n % 10;
n = n / 10;



三、程序设计

  1. 两数运算

    输入两个整数 a 和 b，依次输出它们的和、差、积，三个结果之间用一个空格分隔。

    • 样例输入：8 3
    • 样例输出：11 5 24

  2. 平均分苹果

    输入苹果总数 m 和学生人数 n，输出每人分到的苹果数以及剩余苹果数，中间用一个空格分隔。题目保证 n > 0。

    • 样例输入：17 5
    • 样例输出：3 2

  3. 圆的周长与面积

    输入圆的半径 r，使用常量 PI = 3.14159，输出圆的周长和面积，中间用一个空格分隔。

Reference in new issue View Git Blame Copy Permalink