C++语言程序设计ppt课件

第一章绪论 C 语言程序设计 1 本章主要内容 计算机程序设计语言的发展面向对象的方法面向对象的软件开发信息的表示与存储程序的开发过程 2 计算机程序 计算机的工作是用程序来控制的程序是指令的集合 指令是计算机可以识别的命令 计算机语言的发展 3 机器语言与汇编语言 由计算机硬件系统可以识别的二进制指令组成的语言称为机器语言 计算机发展的初期 软件工程师们只能用机器语言来编写程序 这一阶段 在人类的自然语言和计算机编程语言之间存在着巨大的鸿沟 汇编语言将机器指令映射为一些可以被人读懂的助记符 如ADD SUB等 此时编程语言与人类自然语言间的鸿沟略有缩小 但仍与人类的思维相差甚远 因为它的抽象层次太低 程序员需要考虑大量的机器细节 计算机语言的发展 4 高级语言 高级语言屏蔽了机器的细节 提高了语言的抽象层次 程序中可以采用具有一定涵义的数据命名和容易理解的执行语句 这使得在书写程序时可以联系到程序所描述的具体事物 计算机语言的发展 5 面向对象的语言 出发点 更直接地描述客观世界中存在的事物 对象 以及它们之间的关系 特点 是高级语言 将客观事物看作具有属性和行为的对象 通过抽象找出同一类对象的共同属性和行为 形成类 通过类的继承与多态实现代码重用 计算机语言的发展 6 面向对象的语言 优点 使程序能够比较直接地反问题域的本来面目 软件开发人员能够利用人类认识事物所采用的一般思维方法来进行软件开发 计算机语言的发展 7 程序设计方法的发展历程 面向过程的程序设计方法 程序的目的 用于数学计算主要工作 设计求解问题的过程缺点 对于庞大 复杂的程序难以开发和维护 面向对象的方法 8 程序设计方法的发展历程 面向过程的结构化程序设计方法 设计思路自顶向下 逐步求精 采用模块分解与功能抽象 自顶向下 分而治之 程序结构 按功能划分为若干个基本模块 形成一个树状结构 各模块间的关系尽可能简单 功能上相对独立 每一模块内部均是由顺序 选择和循环三种基本结构组成 其模块化实现的具体方法是使用子程序 面向对象的方法 9 程序设计方法的发展历程 面向过程的结构化程序设计方法 优点 有效地将一个较复杂的程序系统设计任务分解成许多易于控制和处理的子任务 便于开发和维护 面向对象的方法 10 程序设计方法的发展历程 面向过程的结构化程序设计方法 缺点 可重用性差 数据安全性差 难以开发大型软件和图形界面的应用软件把数据和处理数据的过程分离为相互独立的实体 当数据结构改变时 所有相关的处理过程都要进行相应的修改 每一种相对于老问题的新方法都要带来额外的开销 图形用户界面的应用程序 很难用过程来描述和实现 开发和维护也都很困难 面向对象的方法 11 程序设计方法的发展历程 面向对象的方法 将数据及对数据的操作方法封装在一起 作为一个相互依存 不可分离的整体 对象 对同类型对象抽象出其共性 形成类 类通过一个简单的外部接口 与外界发生关系 对象与对象之间通过消息进行通讯 面向对象的方法 12 程序设计方法的发展历程 面向对象的方法 优点 程序模块间的关系更为简单 程序模块的独立性 数据的安全性就有了良好的保障 通过继承与多态性 可以大大提高程序的可重用性 使得软件的开发和维护都更为方便 面向对象的方法 13 面向对象的基本概念 对象 一般意义上的对象 是现实世界中一个实际存在的事物 可以是有形的 比如一辆汽车 也可以是无形的 比如一项计划 是构成世界的一个独立单位 具有 静态特征 可以用某种数据来描述动态特征 对象所表现的行为或具有的功能 面向对象的方法 14 面向对象的基本概念 对象 面向对象方法中的对象 是系统中用来描述客观事物的一个实体 它是用来构成系统的一个基本单位 对象由一组属性和一组行为构成 属性 用来描述对象静态特征的数据项 行为 用来描述对象动态特征的操作序列 面向对象的方法 15 面向对象的基本概念 类 分类 人类通常的思维方法分类所依据的原则 抽象忽略事物的非本质特征 只注意那些与当前目标有关的本质特征 从而找出事物的共性 把具有共同性质的事物划分为一类 得出一个抽象的概念 例如 石头 树木 汽车 房屋等都是人们在长期的生产和生活实践中抽象出的概念 面向对象的方法 16 面向对象的基本概念 类 面向对象方法中的 类 具有相同属性和服务的一组对象的集合为属于该类的全部对象提供了抽象的描述 包括属性和行为两个主要部分 类与对象的关系 犹如模具与铸件之间的关系 一个属于某类的对象称为该类的一个实例 面向对象的方法 17 面向对象的基本概念 封装 把对象的属性和服务结合成一个独立的系统单元 尽可能隐蔽对象的内部细节 对外形成一个边界 或者说一道屏障 只保留有限的对外接口使之与外部发生联系 面向对象的方法 18 面向对象的基本概念 继承 继承对于软件复用有着重要意义 是面向对象技术能够提高软件开发效率的重要原因之一 定义 特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与服务 称作特殊类对一般类的继承 例如 将轮船作为一个一般类 客轮便是一个特殊类 面向对象的方法 19 面向对象的基本概念 多态性 多态是指在一般类中定义的属性或行为 被特殊类继承之后 可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为 这使得同一个属性或行为在一般类及其各个特殊类中具有不同的语义 例如 数的加法 实数的加法 复数的加法 面向对象的方法 20 面向对象的软件工程 面向对象的软件工程是面向对象方法在软件工程领域的全面应用 它包括 面向对象的分析 OOA 面向对象的设计 OOD 面向对象的编程 OOP 面向对象的测试 OOT 面向对象的软件维护 OOSM 面向对象的软件开发 21 系统分析 系统分析阶段应该扼要精确地抽象出系统必须做什么 但是不关心如何去实现 面向对象的系统分析 直接用问题域中客观存在的事物建立模型中的对象 对单个事物及事物之间的关系 都保留他们的原貌 不做转换 也不打破原有界限而重新组合 因此能够很好地映射客观事物 面向对象的软件开发 22 设计 针对系统的一个具体实现运用面向对象的方法 其中包括两方面的工作 把OOA模型直接搬到OOD 作为OOD的一部分针对具体实现中的人机界面 数据存储 任务管理等因素补充一些与实现有关的部分 面向对象的软件开发 23 编程 OOP工作就是用一种面向对象的编程语言把OOD模型中的每个成分书写出来 是面向对象的软件开发最终落实的重要阶段 面向对象的软件开发 24 测试 测试的任务是发现软件中的错误 在面向对象的软件测试中继续运用面向对象的概念与原则来组织测试 以对象的类作为基本测试单位 可以更准确的发现程序错误并提高测试效率 面向对象的软件开发 25 维护 将软件交付使用后 工作并没有完结 还要根据软件的运行情况和用户的需求 不断改进系统 使用面向对象的方法开发的软件 其程序与问题域是一致的 因此 在维护阶段运用面向对象的方法可以大大提高软件维护的效率 面向对象的软件开发 26 信息的表示和存储 信息的分类计算机的数字系统程序设计中常用的数制不同进位计数制间的转换信息的存储单位二进制数的编码表示小数的表示方法非数值信息的表示 27 信息的分类 指令 控制信息 控制字信息 定点数 数值信息 数据信息 浮点数 字符数据 非数值信息 逻辑数据 信息的表示与存储 28 计算机的数字系统 计算机采用的是二进制数字系统 基本符号 0 1进位原则 逢二进一优点 易于物理实现二进制数运算简单机器可靠性高通用性强缺点 对人来说可读性差 信息的表示与存储 29 程序设计中常用的数制 信息的表示与存储 30 不同进位计数制间的转换 R进制 十进制 各位数字与它的权相乘 其积相加 例如 11111111 11 2 1 27 1 26 1 25 1 24 1 23 1 22 1 21 1 20 1 2 1 1 2 2 255 75 10 3506 2 8 3 83 5 82 0 81 6 80 2 8 1 1862 25 10 0 2A 16 2 16 1 10 16 2 0 1640625 10 信息的表示与存储 31 不同进位计数制间的转换 十进制 R进制 十进制整数转换成R进制的整数 除R取余 法 例如 268余数234 0低位217 028 124 022 021 00 1高位所以6810 10001002 信息的表示与存储 32 不同进位计数制间的转换 十进制 R进制 十进制小数转换成R进制小数 乘R取整 法 例如 高位0 3125 2 0 6250 625 2 1 250 25 2 0 50 5 2 1 0所以0 312510 0 01012 信息的表示与存储 33 不同进位计数制间的转换 二 八 十六进制的相互转换 每位八进制数相当于三位二进制数每位十六进制数相当于四位二进制数 1011010 10 2 001011010 100 2 132 4 8 1011010 10 2 01011010 1000 2 5A 8 16 F7 16 11110111 2 11110111 2 信息的表示与存储 34 信息的存储单位 位 bit 度量数据的最小单位 表示一位二进制信息 字节 byte 由八位二进制数字组成 1byte 8bit K字节1K 1024byteM字节1M 1024KG字节1G 1024M 信息的表示与存储 35 二进制数的编码表示 原码 符号 绝对值表示 的编码例如 X 0101011 X 原 00101011X 0101011 X 原 10101011符号位缺点 零的表示不唯一 0 原 000 0 0 原 100 0进行四则运算时 符号位需单独处理 且运算规则复杂 信息的表示与存储 36 二进制数的编码表示 反码 正数的反码与原码表示相同 负数的反码与原码有如下关系 符号位相同 仍用1表示 其余各位取反 0变1 1变0 例如 X 1100110 X 原 11100110 X 反 10011001X 0000000 X 原 00000000 X 反 00000000反码中零的表示也不唯一X 0000000 X 原 10000000 X 反 11111111反码只是求补码的中间码 信息的表示与存储 37 二进制数的编码表示 补码 模数 n位整数 包括一位符号位 则它的模数为2n n位小数 小数点前一位为符号位 则它的模数为2 补数 一个数减去另一个数 或者说一个数加上一个负数 等于第一个数加上第二个数的补数 例 8 2 8 10 mod12 一个二进制负数可用其模数与真值做加法 模减去该数的绝对值 求得其补码 信息的表示与存储 38 二进制数的编码表示 补码 计算机中的补码表示法负数的补码由该数反码的末位加1求得对补码再求补即得到原码补码运算规则符号位可作为数值参加运算减法运算可转换为加法运算 加上一个负数等于加上该数的补码补码运算的结果仍为补码运算结果溢出 负数之和得正数 或正数之和得负数 信息的表示与存储 39 小数的表示方法 计算机中通常采用浮点方式表示小数一个数N用浮点形式表示可以写成 N M 2EE表示2的幂 称为数N的阶码 阶码确定了数N的小数点的位置 其位数反映了该浮点数所表示的数的范围 M表示数N的全部有效数字 称为数N的尾数 其位数反映了数据的精度 信息的表示与存储 40 非数值信息的表示 西文字符 ASCII码 用7位二进制数表示一个字符 最多可以表示27 128个字符EBCDIC码 用8位二进制数表示一个字符 最多可以表示28 256个字符汉字 应用较为广泛的是 国家标准信息交换用汉字编码 GB2312 80标准 简称国标码 是二字节码 用二个七位二进制数编码表示一个汉字 信息的表示与存储 41 基本术语 源程序 用源语言写的 有待翻译的程序目标程序 也称为 结果程序 是源程序通过翻译程序加工以后所生成的程序 翻译程序 是指一个把源程序翻译成等价的目标程序的程序 程序的开发过程 42 基本术语 三种不同类型的翻译程序 汇编程序 其任务是把用汇编语言写成的源程序 翻译成机器语言形式的目标程序 编译程序 若源程序是用高级程序设计语言所写 经翻译程序加工生成目标程序 那么 该翻译程序就称为 编译程序 程序的开发过程 43 基本术语 三种不同类型的翻译程序 解释程序 这也是一种翻译程序 同样是将高级语言源程序翻译成机器指令 它与编译程序不同点就在于 它是边翻译边执行的 即输入一句 翻译一句 执行一句 直至将整个源程序翻译并执行完毕 程序的开发过程 44 程序的开发过程 编辑将源程序输入到计算机中 生成后缀为cpp的磁盘文件 编译将程序的源代码转换为机器语言代码 连接将多个源程序文件以及库中的某些文件连在一起 生成一个后缀为exe的可执行文件 运行调试 程序的开发过程 45 第二章C 简单程序设计 清华大学郑莉 C 语言程序设计 46 本章主要内容 C 语言概述基本数据类型和表达式数据的输入与输出算法的基本控制结构自定义数据类型 47 C 语言的产生 C 是从C语言发展演变而来的 首先是一个更好的C引入了类的机制 最初的C 被称为 带类的C 1983年正式取名为C 从1989年开始C 语言的标准化工作于1994年制定了ANSIC 标准草案于1998年11月被国际标准化组织 ISO 批准为国际标准 成为目前的C C 语言概述 48 C 的特点 全面兼容C它保持了C的简洁 高效和接近汇编语言等特点对C的类型系统进行了改革和扩充C 也支持面向过程的程序设计 不是一个纯正的面向对象的语言支持面向对象的方法 C 语言概述 49 C 程序实例 例2 1 2 1 cpp includeusingnamespacestd voidmain void cout Hello n cout Welcometoc n 运行结果 Hello Welcometoc C 语言概述 50 C 字符集 大小写的英文字母 A Z a z数字字符 0 9特殊字符 空格 C 语言概述 51 词法记号 关键字C 预定义的单词标识符程序员声明的单词 它命名程序正文中的一些实体文字在程序中直接使用符号表示的数据操作符用于实现各种运算的符号分隔符 用于分隔各个词法记号或程序正文空白符空格 制表符 TAB键产生的字符 换行符 Enter键所产生的字符 和注释的总称 C 语言概述 52 标识符的构成规则 以大写字母 小写字母或下划线 开始 可以由以大写字母 小写字母 下划线 或数字0 9组成 大写字母和小写字母代表不同的标识符 C 语言概述 53 数据类型 常量与变量 includeusingnamespacestd voidmain void constintPRICE 30 intnum total floatv r h num 10 total num PRICE cout total endl r 2 5 h 3 2 v 3 14159 r r h cout v endl Page54 基本数据类型和表达式 54 数据类型 整型数据 includeusingnamespacestd voidmain void constintPRICE 30 intnum total floatv r h num 10 total num PRICE cout total endl r 2 5 h 3 2 v 3 14159 r r h cout v endl 整型常量 shortunsignedshort2字节int unsignedint4字节longunsignedlong4字节 整型变量 基本数据类型和表达式 55 数据类型 整型数据及取值范围 类型说明符位数数值范围短整short16 32768 32767基本int32 231 231 1 长整long32 231 231 1 无符号unsignedshort160 65535unsigned int 320 232 1 unsignedlong320 232 1 基本数据类型和表达式 56 数据类型 实型数据 includeusingnamespacestd voidmain void constintPRICE 30 intnum total floatv r h num 10 total num PRICE cout total endl r 2 5 h 3 2 v 3 14159 r r h cout v endl 实型常量 float4字节3 4 10 387位有效数字double8字节1 7 10 30815位有效数字longdouble8字节1 7 10 30815位有效数字 实型变量 缺省为double型后缀F 或f 为float型后缀L 或l 为longdouble型 基本数据类型和表达式 57 数据类型 字符型数据 一 字符常量单引号括起来的一个字符 如 a D 字符变量用来存放字符常量例 charc1 c2 c1 a c2 A 字符数据在内存中的存储形式以ASCII码存储 占1字节 用7个二进制位 Page58 基本数据类型和表达式 58 数据类型 字符型数据 二 字符数据的使用方法字符数据和整型数据之间可以运算 字符数据与整型数据可以互相赋值 字符串常量例 CHINA a a 所以 charc c a Page59 基本数据类型和表达式 59 数据类型 布尔型数据 布尔型变量的说明 例 boolflag 布尔型数据的取值 只有false和true两个值 基本数据类型和表达式 60 数据类型 变量初始化 例 inta 3 doublef 3 56 charc a intc 5 Page61 基本数据类型和表达式 61 数据类型 混合运算时的类型转换 不同类型数据进行混合运算时 C 编译器会自动进行类型转换 为了避免不同的数据类型在运算中出现类型问题 应尽量使用同种类型数据 可以采用强制类型转换 例如 floatc inta b c float a float b 或c float a float b 基本数据类型和表达式 62 变量的存储类型 auto属于一时性存储 其存储空间可以被若干变量多次覆盖使用 register存放在通用寄存器中 extern在所有函数和程序段中都可引用 static在内存中是以固定地址存放的 在整个程序运行期间都有效 基本数据类型和表达式 63 算术运算符与算术表达式 基本算术运算符 若整数相除 结果取整 取余 操作数为整数 优先级与结合性先乘除 后加减 同级自左至右 自增 自减 例 i j Page64 基本数据类型和表达式 64 赋值运算符和赋值表达式简单的赋值运算符 举例n n 5表达式的类型等号左边对象的类型表达式的值等号左边对象被赋值后的值 Page65 基本数据类型和表达式 65 赋值运算符和赋值表达式复合的赋值运算符 有10种复合运算符 例a 3等价于a a 3x y 8等价于x x y 8 基本数据类型和表达式 66 赋值运算符和赋值表达式 赋值表达式举例 a 5表达式值为5a b c 5表达式值为5 a b c均为5a 5 c 6 表达式值为11 a为11 c为6a b 4 c 6 表达式值为10 a为10 b为4 c为6a b 10 c 2 表达式值为5 a为5 b为10 c为2a a a a相当于a a a a a a Page67 基本数据类型和表达式 67 逗号运算和逗号表达式 格式表达式1 表达式2求解顺序及结果先求解1 再求解2 最终结果为表达式2的值例a 3 5 a 4最终结果为60 Page68 基本数据类型和表达式 68 关系运算与关系表达式 关系运算是比较简单的一种逻辑运算 优先次序为 优先级相同 高 优先级相同 低 关系表达式是一种最简单的逻辑表达式其结果类型为bool 值只能为true或false 例如 a b c a b x y 3 基本数据类型和表达式 69 逻辑运算与逻辑表达式 逻辑运算符 非 与 或 优先次序 高 低逻辑表达式例如 a b x y 其结果类型为bool 值只能为true或false 基本数据类型和表达式 70 条件运算符与条件表达式 一般形式表达式1 表达式2 表达式3表达式1必须是bool类型执行顺序先求解表达式1 若表达式1的值为true 则求解表达式2 表达式2的值为最终结果若表达式1的值为false 则求解表达式3 表达式3的值为最终结果例 x a b a b 基本数据类型和表达式 71 条件运算符与条件表达式 注意 条件运算符优级高于赋值运算符 低于逻辑运算符表达式2 3的类型可以不同 条件表达式的最终类型为2和3中较高的类型 例 x a b a b 基本数据类型和表达式 72 sizeof运算符 语法形式sizeof 类型名 或sizeof 表达式 结果值 类型名 所指定的类型或 表达式 的结果类型所占的字节数 例 sizeof short sizeof x 基本数据类型和表达式 73 位运算 按位与 运算规则将两个运算量的每一个位进行逻辑与操作举例 计算3 基本数据类型和表达式 74 位运算 按位或 运算规则将两个运算量的每一个位进行逻辑或操作举例 计算3 53 000000115 000001013 5 00000111用途 将某些位置1 其它位不变 例如 将int型变量a的低字节置1 a a 0 xff 基本数据类型和表达式 75 位运算 按位异或 运算规则两个操作数进行异或 若对应位相同 则结果该位为0 若对应位不同 则结果该位为1 举例 计算071 052071 00111001052 00101010071 052 00010011 基本数据类型和表达式 76 位运算 按位异或 用途 使特定位翻转 与0异或保持原值 与1异或取反 例如 要使01111010低四位翻转 01111010 0000111101110101 基本数据类型和表达式 77 位运算 取反 单目运算符 对一个二进制数按位取反 例 025 0000000000010101 025 1111111111101010 基本数据类型和表达式 78 位运算 移位 左移运算 右移后 低位 舍弃高位 无符号数 补0有符号数 补 符号位 基本数据类型和表达式 79 运算符优先级 括号 sizeof 位运算 赋值运算逗号运算 低 高 基本数据类型和表达式 80 混合运算时数据类型的转换 隐含转换 一些二元运算符 算术运算符 关系运算符 逻辑运算符 位运算符和赋值运算符 要求两个操作数的类型一致 在算术运算和关系运算中如果参与运算的操作数类型不一致 编译系统会自动对数据进行转换 即隐含转换 基本原则是将低类型数据转换为高类型数据 charshortintunsignedlongunsignedlongfloatdouble低高 基本数据类型和表达式 81 混合运算时数据类型的转换 隐含转换 当参与运算的操作数必须是bool型时 如果操作数是其它类型 编译系统会自动将非0数据转换为true 0转换为false 位运算的操作数必须是整数 当二元位运算的操作数是不同类型的整数时 也会自动进行类型转换 赋值运算要求左值与右值的类型相同 若类型不同 编译系统会自动将右值转换为左值的类型 基本数据类型和表达式 82 混合运算时数据类型的转换 强制类型转换 语法形式 类型说明符 表达式 或 类型说明符 表达式强制类型转换的作用是将表达式的结果类型转换为类型说明符所指定的类型 基本数据类型和表达式 83 语句 声明语句表达式语句选择语句循环语句跳转语句复合语句标号语句 84 表达式语句 格式 表达式 表达式语句与表达式的区别 表达式可以包含在其它表达式中 而语句不可 例 if a b 0 t a 不可写为 if a b 0 t a 语句 85 复合语句 将多个语句用一对大括号包围 便构成一个复合语句例如 sum sum i i 语句 86 简单的输入 输出 向标准输出设备 显示器 输出例 intx cout x 87 算法的基本控制结构 顺序结构分支结构循环结构 88 如何解决分支问题 例2 2输入一个年份 判断是否闰年 算法的基本控制结构 89 includeusingnamespacestd voidmain void intyear boolIsLeapYear cout year IsLeapYear year 4 0 90 90 运行结果 Entertheyear 20002000isaleapyear 91 91 if语句 三种形式 if 表达式 语句例 if x y couty cout x elsecout y if 表达式1 语句1elseif 表达式2 语句2elseif 表达式3 语句3 else语句n 算法的基本控制结构 92 如何解决多分问题 例2 3输入两个整数 比较两个数的大小 算法的基本控制结构 93 includeusingnamespacestd voidmain intx y cout x y if x y if x y couty endl elsecout x y endl elsecout x y endl 94 94 运行结果1 Enterxandy 58xy 95 95 一般形式if if 语句1else语句2elseif 语句3else语句4注意语句1 2 3 4可以是复合语句 每层的if与else配对 或用 来确定层次关系 算法的基本控制结构 96 特殊的多分支结构 例2 4输入一个0 6的整数 转换成星期输出 算法的基本控制结构 97 includeusingnamespacestd voidmain void intday cin day switch day case0 cout Sunday endl break case1 cout Monday endl break case2 cout Tuesday endl break case3 cout Wednesday endl break case4 cout Thursday endl break case5 cout Friday endl break case6 cout Saturday endl break default cout DayoutofrangeSunday Saturday endl break 98 98 switch语句 一般形式switch 表达式 case常量表达式1 语句1case常量表达式2 语句2 case常量表达式n 语句ndefault 语句n 1 执行顺序以case中的常量表达式值为入口标号 由此开始顺序执行 因此 每个case分支最后应该加break语句 算法的基本控制结构 99 使用switch语句应注意的问题 case分支可包含多个语句 且不用 表达式 判断值都是int型或char型 若干分支执行内容相同可共用一组语句 算法的基本控制结构 100 如何有效地完成重复工作 例2 5求自然数1 10之和分析 本题需要用累加算法 累加过程是一个循环过程 可以用while语句实现 算法的基本控制结构 101 includeusingnamespacestd voidmain inti 1 sum 0 while i 10 sum i 相当于sum sum i i cout sum sum endl 运行结果 sum 55 102 102 while语句 形式while 表达式 语句 执行顺序先判断表达式的值 为true时 再执行语句 算法的基本控制结构 103 先执行循环体 后判断条件的情况 例2 6输入一个整数 将各位数字反转后输出 算法的基本控制结构 104 includeusingnamespacestd voidmain void intn right digit newnum 0 cout n cout Thenumberinreverseorderis do right digit n 10 cout right digit n 10 相当于n n 10 while n 0 cout endl 105 105 运行结果 Enterthenumber 365Thenumberinreverseorderis563 106 106 do while语句 一般形式do语句while 表达式 执行顺序先执行循环体语句 后判断条件 表达式为true时 继续执行循环体与while语句的比较 While语句执行顺序先判断表达式的值 为true时 再执行语句 算法的基本控制结构 107 对比下列程序 程序2 includeusingnamespacestd voidmain inti sum 0 cin i do sum i i while i 10 cout sum sum endl 算法的基本控制结构 108 108 for语句 语法形式for 表达式1 表达式2 表达式3 语句 算法的基本控制结构 109 例2 8 输入一个整数 求出它的所有因子 算法的基本控制结构 110 includeusingnamespacestd voidmain void intn k cout n cout Number n Factors for k 1 k n k if n k 0 cout k cout endl 111 111 运行结果1 Enterapositiveinteger 36Number36Factors123469121836运行结果2 Enterapositiveinteger 7Number7Factors17 112 112 例2 9编写程序输出以下图案 算法的基本控制结构 113 includeusingnamespacestd voidmain inti j n 4 for i 1 i n i 输出前4行图案 for j 1 j 30 j cout 在图案左侧空30列for j 1 j 8 2 i j cout for j 1 j 2 i 1 j cout cout endl 114 114 for i 1 i n 1 i 输出后3行图案 for j 1 j 30 j cout 在图案左侧空30列for j 1 j 7 2 i j cout cout endl 115 115 循环结构与选择结构相互嵌套 includeusingnamespacestd voidmain intn for n 100 n 200 n if n 3 0 cout n 算法的基本控制结构 116 例2 10 读入一系列整数 统计出正整数个数i和负整数个数j 读入0则结束 分析 需要读入一系列整数 但是整数个数不定 要在每次读入之后进行判断 因此使用while循环最为合适 循环控制条件应该是n 0 由于要判断数的正负并分别进行统计 所以需要在循环内部嵌入选择结构 算法的基本控制结构 117 includeusingnamespacestd voidmain inti 0 j 0 n cout n while n 0 if n 0 i if n n cout 正整数个数 i 负整数个数 j endl 118 118 break和continue语句 break语句使程序从循环体和switch语句内跳出 继续执行逻辑上的下一条语句 不宜用在别处 continue语句结束本次循环 接着判断是否执行下一次循环 算法的基本控制结构 119 typedef语句 为一个已有的数据类型另外命名语法形式typedef已有类型名新类型名表 例如typedefdoublearea volume typedefintnatural naturali1 i2 areaa volumev 自定义数据类型 120 枚举类型 enum 只要将需要的变量值一一列举出来 便构成了一个枚举类型 枚举类型的声明形式如下 enum枚举类型名 变量值列表 例如 enumweekday sun mon tue wed thu fri sat 自定义数据类型 121 枚举类型 enum 枚举类型应用说明 对枚举元素按常量处理 不能对它们赋值 例如 不能写 sun 0 枚举元素具有缺省值 它们依次为 0 1 2 也可以在声明时另行指定枚举元素的值 如 enumweekday sun 7 mon 1 tue wed thu fri sat 枚举值可以进行关系运算 整数值不能直接赋给枚举变量 如需要将整数赋值给枚举变量 应进行强制类型转换 自定义数据类型 122 例2 11 设某次体育比赛的结果有四种可能 胜 win 负 lose 平局 tie 比赛取消 cancel 编写程序顺序输出这四种情况 分析 由于比赛结果只有四种可能 所以可以声明一个枚举类型 声明一个枚举类型的变量来存放比赛结果 自定义数据类型 123 includeusingnamespacestd enumgame result WIN LOSE TIE CANCEL intmain game resultresult enumgame resultomit CANCEL intcount for count WIN count CANCEL count result game result count if result omit cout Thegamewascancelled n else cout Thegamewasplayed if result WIN cout andwewon if result LOSE cout andwelost cout n return0 124 124 运行结果Thegamewasplayedandwewon Thegamewasplayedandwelost ThegamewasplayedThegamewascancelled 125 125 结构体 结构的声明 结构的概念结构是由不同数据类型的数据组成的集合体 声明结构类型struct结构名 数据类型成员名1 数据类型成员名2 数据类型成员名n 自定义数据类型 126 结构体 结构的声明 举例 structstudent 学生信息结构体 intnum 学号charname 20 姓名chargender 性别intage 年龄floatscore 成绩charaddr 30 住址 自定义数据类型 127 结构体 结构变量说明 变量说明形式结构名结构变量名 注意 结构变量的存储类型概念 它的寿命 可见性及使用范围与普通变量完全一致 结构变量说明在结构类型声明之后 二者也可同时进行 结构变量占内存大小可用sizeof运算求出 sizeof 运算量 自定义数据类型 128 结构体 结构变量的初始化和使用 初始化说明结构变量的同时可以直接设置初值 使用结构体成员的引用形式 结构变量名 成员名 自定义数据类型 129 例2 12 结构体变量的初始化和使用 include includeusingnamespacestd structstudent 学生信息结构体 intnum 学号charname 20 姓名chargender 性别intage 年龄 stu 97001 LinLin F 19 voidmain cout setw 7 stu num setw 20 stu name setw 3 stu sex setw 3 stu age 自定义数据类型 运行结果 97001LinLinF19 130 联合体 声明形式 union联合名 数据类型成员名1 数据类型成员名2 数据类型成员名n 联合体类型变量说明的语法形式联合名联合变量名 引用形式 联合名 成员名 自定义数据类型 131 联合体 例 unionuarea charc data shorts data longl data 自定义数据类型 132 无名联合 无名联合没有标记名 只是声明一个成员项的集合 这些成员项具有相同的内存地址 可以由成员项的名字直接访问 例 union inti floatf 在程序中可以这样使用 i 10 f 2 2 自定义数据类型 133 第三章函数 清华大学郑莉 C 语言程序设计 134 本章主要内容 函数的声明和调用函数间的参数传递内联函数带默认形参值的函数函数重载C 系统函数 135 函数的声明 函数是面向对象程序设计中 对功能的抽象函数声明的语法形式类型标识符函数名 形式参数表 语句序列 函数的声明与使用 若无参数 写void 是被初始化的内部变量 寿命和可见性仅限于函数内部 若无返回值 写void 136 函数的声明 形式参数表name1 name2 namen函数的返回值由return语句给出 例如 return0无返回值的函数 void类型 不必写return语句 函数的声明与使用 137 函数的调用 调用前先声明函数原型 在调用函数中 或程序文件中所有函数之外 按如下形式说明 类型标识符被调用函数名 含类型说明的形参表 调用形式函数名 实参列表 嵌套调用函数可以嵌套调用 但不允许嵌套定义 递归调用函数直接或间接调用自身 函数的声明与使用 138 例3 1编写一个求x的n次方的函数 includeusingnamespacestd doublepower doublex intn voidmain void cout 5tothepower2is power 5 2 endl doublepower doublex intn doubleval 1 0 while n val val x return val 函数的声明与使用 139 例3 1编写一个求x的n次方的函数 运行结果 5tothepower2is25 函数的声明与使用 140 例3 2数制转换 题目 输入一个8位二进制数 将其转换为十进制数输出 例如 11012 1 23 1 22 0 21 1 20 1310所以 如果输入1101 则应输出13 函数的声明与使用 141 includeusingnamespacestd doublepower doublex intn voidmain void inti intvalue 0 charch cout 0 i cin ch if ch 1 value int power 2 i cout Decimalvalueis value endl doublepower doublex intn doubleval 1 0 while n val x return val 运行结果 Enteran8bitbinarynumber01101001Decimalvalueis105 142 142 例3 3编写程序求 的值 其中arctan用如下形式的级数计算 直到级数某项绝对值不大于10 15为止 和x均为double型 函数的声明与使用 143 includeusingnamespacestd voidmain doublea b doublearctan doublex 函数原型声明a 16 0 arctan 1 5 0 b 4 0 arctan 1 239 0 注意 因为整数相除结果取整 如果参数写1 5 1 239 结果就都是0cout PI a b endl 144 144 doublearctan doublex inti doubler e f sqr sqr x x r 0 e x i 1 while e i 1e 15 f e i r i 4 1 r f r f e e sqr i 2 returnr 运行结果 PI 3 14159 145 145 例3 4 寻找并输出11 999之间的数m 它满足m m2和m3均为回文数 回文 各位数字左右对称的整数 例如 11满足上述条件112 121 113 1331 分析 10取余的方法 从最低位开始 依次取出该数的各位数字 按反序重新构成新的数 比较与原数是否相等 若相等 则原数为回文 函数的声明与使用 146 includeusingnamespacestd voidmain boolsymm longn longm for m 11 m 1000 m if symm m 147 147 boolsymm longn longi m i n m 0 while i m m 10 i 10 i i 10 return m n 148 148 运行结果 m 11m m 121m m m 1331m 101m m 10201m m m 1030301m 111m m 12321m m m 1367631 149 149 例3 5 计算如下公式 并输出结果 其中r s的值由键盘输入 SINx的近似值按如下公式计算 计算精度为10 6 函数的声明与使用 150 include includeusingnamespacestd voidmain doublek r s doubletsin doublex cout r cout s if r r s s k sqrt tsin r tsin r tsin s tsin s elsek tsin r s 2 cout k endl 151 151 doubletsin doublex doublep 0 000001 g 0 t x intn 1 do g g t n t t x x 2 n 1 2 n 2 while fabs t p returng 运行结果 r 5s 81 37781 152 152 例3 6投骰子的随机游戏 游戏规则是 每个骰子有六面 点数分别为1 2 3 4 5 6 游戏者在程序开始时输入一个无符号整数 作为产生随机数的种子 每轮投两次骰子 第一轮如果和数为7或11则为胜 游戏结束 和数为2 3或12则为负 游戏结束 和数为其它值则将此值作为自己的点数 继续第二轮 第三轮 直到某轮的和数等于点数则取胜 若在此前出现和数为7则为负 由rolldice函数负责模拟投骰子 计算和数并输出和数 函数的声明与使用 153 include includeusingnamespacestd introlldice void voidmain intgamestatus sum mypoint unsignedseed cout seed 输入随机数种子srand seed 将种子传递给rand sum rolldice 第一轮投骰子 计算和数 154 154 switch sum case7 如果和数为7或11则为胜 状态为1case11 gamestatus 1 break case2 和数为2 3或12则为负 状态为2case3 case12 gamestatus 2 break default 其它情况 游戏尚无结果 状态为0 记下点数 为下一轮做准备gamestatus 0 mypoint sum cout pointis mypoint endl break 155 155 while gamestatus 0 只要状态仍为0 就继续进行下一轮 sum rolldice if sum mypoint 某轮的和数等于点数则取胜 状态置为1gamestatus 1 elseif sum 7 出现和数为7则为负 状态置为2gamestatus 2 当状态不为0时上面的循环结束 以下程序段输出游戏结果if gamestatus 1 cout playerwins n elsecout playerloses n 156 156 rand函数原型 intrand void 所需头文件 功能和返回值 求出并返回一个伪随机数srand函数原型 voidsrand unsignedintseed 参数 seed产生随机数的种子 所需头文件 功能 为使rand 产生一序列伪随机整数而设置起始点 使用1作为seed参数 可以重新初化rand 157 157 introlldice void 投骰子 计算和数 输出和数intdie1 die2 worksum die1 1 rand 6 die2 1 rand 6 worksum die1 die2 cout playerrolled die1 die2 worksum endl returnworksum 158 158 运行结果2 Pleaseenteranunsignedinteger 23playerrolled6 3 9pointis9playerrolled5 4 9playerwins 159 159 函数调用的执行过程 函数的声明与使用 160 嵌套调用 函数的声明与使用 main 调fun1 结束 fun1 调fun2 返回 fun2 返回 161 例3 6输入两个整数 求平方和 includeusingnamespacestd voidmain void inta b intfun1 intx inty cin a b cout a b的平方和 fun1 a b endl 函数的声明与使用 162 intfun1 intx inty intfun2 intm return fun2 x fun2 y intfun2 intm return m m 运行结果 34a b的平方和 25 163 163 递归调用 函数直接或间接地调用自身 称为递归调用 递归过程的两个阶段 递推 4 4 3 3 3 2 2 2 1 1 1 0 0 1未知已知回归 4 4 3 24 3 3 2 6 2 2 1 2 1 1 0 1 0 1未知已知 函数的声明与使用 164 例3 8求n 分析 计算n 的公式如下 这是一个递归形式的公式 应该用递归函数实现 函数的声明与使用 165 源程序 includeusingnamespacestd longfac intn longf if n 0 cout n 0 dataerror endl elseif n 0 f 1 elsef fac n 1 n return f 166 166 voidmain longfac intn intn longy cout n y fac n cout n y endl 运行结果 Enterapositiveinteger 88 40320 167 167 例3 9 用递归法计算从n个人中选择k个人组成一个委员会的不同组合数 分析 由n个人里选k个人的组合数 由n 1个人里选k个人的组合数 由n 1个人里选k 1个人的组合数当n k或k 0时 组合数为1 函数的声明与使用 168 includeusingnamespacestd voidmain intn k intcomm intn intk cin n k coutn return0 elseif n k k 0 return1 elsereturncomm n 1 k comm n 1 k 1 运行结果 1858568 169 169 例3 10汉诺塔问题 有三根针A B C A针上有N个盘子 大的在下 小的在上 要求把这N个盘子从A针移到C针 在移动过程中可以借助B针 每次只允许移动一个盘 且在移动过程中在三根针上都保持大盘在下 小盘在上 函数的声明与使用 170 分析 将n个盘子从A针移到C针可以分解为下面三个步骤 将A上n 1个盘子移到B针上 借助C针 把A针上剩下的一个盘子移到C针上 将n 1个盘子从B针移到C针上 借助A针 事实上 上面三个步骤包含两种操作 将多个盘子从一个针移到另一个针上 这是一个递归的过程 hanoi函数实现 将1个盘子从一个针上移到另一针上 用move函数实现 171 includeusingnamespacestd voidmove chargetone charputone cout putone endl voidhanoi intn charone chartwo charthree voidmove chargetone charputone if n 1 move one three else hanoi n 1 one three two move one three hanoi n 1 two one three 172 172 voidmain voidhanoi i