Enzo Li @ eynzof.com
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C++ 编程与数据结构

2019.12.05

第一章 C++基础

1.1 C++ 简介

1.1.1 编程语言的分类

  • 面向过程类型的编程语言，比如 C, Fortran. 这些语言都已经过于古老了
  • 面向对象类型(Object Oriented Programming)的编程语言，目前主流的所有编程语言都或多或少地涉及了面向对象的原理。包括Python, C++, Java等。

关于面向对象的s补充: 简而言之，面向对象指的是把所有实际问题变成编程问题时的一种策略。 核心思路是: 一切都是对象，这里的对象当做一个专有名词即可。 对象具有方法(Method)和属性(Property/Attribute)两个重要组成部分。

方法指的是可以执行的行为，属性指的是一个对象的特征，比如苹果是红的，苹果的颜色属性就是红色。

举例来说，客户去银行取钱这个问题: 比如客户去银行取钱，客户是个对象，柜员也是对象。 客户的属性有: 姓名, 银行余额, 银行卡号 客户的方法有: 取钱

柜员的属性有: 姓名(柜员的姓名在这个问题里没什么用) 柜员的方法有: 给钱

使用面向对象(OOP)这样一种思想，可以将现实问题抽象对象和他们之间的互动，这有利于程序员写代码。

1.1.2 C++程序的执行

这里给了一个例子，将两个输入数字加起来，输出求和的结果。 这个例子你现在可能看不懂。

# include <iostream.h>

void main() {
    int a, b, c; // 声明a,b,c三个变量
    cout << "请输入2个整数"; // cout，看到out应该理解，它是用来在屏幕上输出文字的
    cin >> a >> b; // cin 将输入的两个数字赋值给a和b
    c = a + b; // 令c=a+b
    cout << a << '+' << b << '=' << c << endl; // 输出 5 + 3 = 8 这种形式的字符
}

接下来这张图讲到C++程序是怎么执行的

你可以把c++程序文件看成记事本，.txt后缀那种。只不过它的后缀是.cpp而已。 第一步就是编辑这个文档，在里面写进你的程序。 第二部叫编译和链接(compile&link)。c++编译器会将你能看懂的c++代码转换成机器能读懂的代码。中间还有一些过程，不过最终输出的是.exe可执行软件。 第三步运行这个exe，检查一下结果对不对，有没有bug。如果有问题就回头修改.cpp文件。这个过程叫debug

1.2 c++程序的组成部分和格式 

//A C++ Example 这行是注释，// 打头的都是注释，机器执行的时候回自动忽略注释
# include <iostream.h> // 这一行叫预处理指令

void main() // 要执行的代码写在main主函数里，这是固定格式。

{ // 花括号之间的是程序代码
    int a, b, c; // 声明变量
    cout <<“Please enter 2 integers：”; // 输出提示
    cin >> a >> b; // 输入内容
    c = a + b; // 运算
    cout << a <<‘+’<<b <<‘=’<<c << endl; // 输出结果
}

1.3 C++ 程序的一些基本语法

  • 一行一句 比如 int a = 13;
  • 每行以分号结尾，花括号后面没分号，因为它是用来包代码的
  • c++是区分大小写的， coin和Coin视作两个变量
  • 其他都是屁话

1.4 数据类型

分为两大类

  • 基本数据类型
    • 整数 int 包括short 1字节, int 2字节, long 4字节,long long 8字节 四种
    • 单个字符 char 比如 A, 比如5， 比如减号-
    • 浮点数 float, double, long double(极少见)区别在于表示范围，看ppt
    • 布尔值 boolean 只有true和false
  • 高级数据类型
    • 结构化数据
      • 数列 Array
      • 结构类型 Struct
      • 联合类型 Union
      • 枚举类型 Enum
      • 类 Class >> 类也算一种特殊的数据类型
    • 指针

说一下字节和表达范围的换算 1字节=8位二进制数，所以一字节的表达范围是2的8次方，256， 有符号无符号的符号指的是正负号 有符号的话 256个值被分配到 -128到127这个范围里，C++数据类型默认是有符号的 无符号的话 256个值被分配到 0-255这个范围里，C++在数据类型前加unsigned表示无符号

如果不需要用到负数的话，同样的空间无符号数能存两倍的数据，很好理解。

比如 unsigned int a = 5; 声明一个无符号整数a, 赋值为5

具体的数据类型表达范围看ppt P7

1.5 常量，变量，引用

1.5.1 常量

一旦赋值就不能修改的量，在数据类型(int、float、double、char、string、bool)前加const表示常量 比如我要算圆周长，需要用到pi

const double pi = 3.1415 // 手动设定一个pi, 方便后续引用

1.关于整数的表示法 C++的整数支持十进制，八进制，十六进制

默认是十进制，直接写即可

int a = 10;

八进制要在数字前添0以示区别

int a = 07;

十六进制在数字前添0x或0X以示区别

int a = 0x5AB

注： 八进制和十六进制只能表示有符号数(0和正数) 你可以在数字后面添l或L以示这是个Long类型的整数。如果添ll表示这是Long Long类型 你可以在数字后面添u或U表示这是个无符号数(少见用法)

2.关于浮点数的表示法 看ppt P10吧，有正常表示和科学计数法两种。

3.关于字符的表示法 char类型存储单个字符，具体来说是单个的ASCII编码字符，查一下ASCII编码表。 这个表一共有128个字符，包括英文大小写字母，数字，符号和不可见的字符，比如退格符，回车符。

既然有了表，就意味着有了一一对应的关系，每个ASCII字符与表示它的数字编码一一对应。 比如A在表里对应65 你写 char x = 65; 和 char x = A; 是一个意思。 让这个x加一 x = x + 1;， 那就变成了66 表里对应的是B。

关于特殊符号，比如双引号"吧，C++编辑器并不知道你这个"是指的C++语言里的引号还是单纯的一个符号。所以这种同时出现在ASCII表和C++语法里的符号，需要在前面加反斜杠\来转义避免混淆。 类似的还有单引号’，反斜杠本身\。

PPT P12给了一些特殊符号的例子

4.关于字符串的表示法 String叫字符串，是多个字符串起来的结果，你可以把它理解为一个字符数组或者字符集合。 PPT P13讲的挺好

5.关于布尔值的表示法 布尔值的本质还是整数类型，0是false，其他的是true

你写 boolean x = false; 和 boolean x = 0;是一个意思

6.声明常量 这例子我之前举过圆周率的了，类似的还有自然对数，或者也可以用常量给数组长度设个上限。

1.5.2 定义/声明变量

举例子吧 char a, 这个过程叫定义/声明了一个叫a的变量，它的值没有设置，所以是默认值‘’，也就是空字符。

可以批量定义变量，比如

int a,b,c,d,e,f;

1.5.3 给变量赋值

a = 'A';

变量一定要先声明再赋值， 如果变量只声明而没有赋值，那么它的值是初始值，这个初始值不是固定的而且很奇怪，可能是-858993460

你可以同时声明变量和赋值，这点很常用。 比如

char a = 'A';

int x = 5;

1.5.4 引用名称

你可以用这个技巧给变量起别名。 这方法不太常见。

1.6 运算符

这部分讲的挺好，不过用英文写跟弱智一样 看这个吧， https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-operators.html

一些要注意的点

○ /是除法 分为两种，如果除数和被除数是整数，那它代表整数除法，输出值是商， 比如 5 / 3 = 1

如果是浮点数，那就是普通的分数除法。

10.0 / 4.0 = 2.5

○ %是求余数运算

5 % 3 = 2

○ 形如 a = a 运算符 b的可以简化为 a 运算符= b 比如 a += 1 等价于 a = a+1

○ ==和!=是逻辑运算符，它的输出是布尔值

比如 a == a 输出 true，意思是a等于a吗 a != a 输出 false 意思是a不等于a吗

○ 运算符优先级部分可以跳过，如果对优先级不清楚可以无脑用小括号。

○ 自增运算符 有a++和++a两种

a++和++a都等价于 a = a + 1 他们的区别在于: 如果a = 1，那么 b = ++a先执行自增，再赋值给b，b=2 b = a++反过来，先赋值给b，再自增，b=1

○ 其他逻辑运算符 ||或 &&且 !非 这些符号前后接的都是布尔值，或者结果等于布尔值的算式

○ sizeof函数

用来求某个变量类型占的空间 比如你不知道double占几个字节，用这个就对了，参考PPT P38即可

double x(3.5);
a=sizeof(x);     //8
b=sizeof(double)

○ 强制转换类型

比如你有a=2.5这个float浮点数，你要把它强转为整数 int b = (int)a,

大范围的数据类型转为小范围的数据类型

float转int是截取整数部分 double转float是四舍五入

1.7 标准输入输出

用这个功能之前确保你的程序在main这一行前面有以下两行

#include <iostream>
using namespace std;

核心是 cin 和 cout 这两个函数

cout用于在控制台输出文字，格式如下

cout << "你好";
cout << "目前的气温是" << temperature;

注意<<的方向，用多个<<可拼接字符串。

cin 用于用户向程序输入数据

int a,b;
cin >> a >> b;

程序执行到cin这一行会停滞。 需要在控制台里敲入 数字空格数字，然后按回车。之后程序继续运行。 这里的两行代码的意思是，声明a,b两个变量 将用户输入的两个值赋值给a,b。