『计算机程序设计（C++）-西安交通大学 』第一周 程序设计与C++概述

以下为个人学习笔记和习题整理
课程：计算机程序设计（C++）-西安交通大学 @ 中国大学MOOC
https://www.icourse163.org/course/XJTU-46006

课堂笔记

计算机语言的分类

• “翻译”的两种方式：

  • 编译型语言：
    一次将编写的整个程序"翻译"成机器语言的指令，保存成文件，以后执行不再“翻译”，只要执行翻译过的文件就行了。
    如：Fortran、C、C++、Pascal等。

  • 解释型语言：
    翻译一句执行一句，直到执行完所有命令，或遇到错误。
    如：Basic、ASP、PHP、Python、Java等。

• 编译型语言编程的步骤：

3

2

1

连接

可执行文件.exe

编译

目标文件.obj

编辑

源文件.cpp

C++程序的结构

#include // 编译预处理 包含基本输入输出库头文件 
using namespace std; // 使用标准库名字空间
int main() /*主函数*/
{
	cout<<"Hello World";
	cout<<"Hello C++"<<endl;
	return 0;
}

实例

输入输出字符串

• 实例：生日贺卡

#include
using namespace std;
int main()
{
	char name1[50],name2[50];
	cin.getline(name1,50);
	cin.getline(name2,50);
	cout<<"######################################"<<endl;
	cout<<name1<<endl;
	cout<<endl;
	cout<<"Happy birthday to you!"<<endl;
	cout<<endl;
	cout<<" sincerely yours "<<name2<<endl;
	cout<<"######################################"<<endl;
	return 0;
}

要点总结

1. 显示字符串常量

cout<<"***************";

2. 用符号表示字符串

char str[50];
// str可以表示长度不超过50的一串字符

第2章，将知道 str称为字符数组

3. 输入字符串

cin>>str; // 输入一个词
cin.getline(str,50); // 输入一行

4. 输出字符串

cout<<str;

变量声明和四则运算

• 实例：加法计算器
  编写程序，计算两个整数的和。

#include
using namespace std;
int main()
{
	int a,b,c; // 说明用分别a
	// int a,b; //× 变量不能重复声明
	cin>>a>>b; // 输入a,b的值
	c=a+b; // 计算a,b的和
	cout<<c<<endl;// 显示结果c的值
	return 0;
}

要点总结

1. 变量的声明

int a,b,c; // 声明整型变量
double da, db, dc; // 声明双精度变量
int d;
int e;

C++中一个符号只能说明一次，而且先声明，后使用。

2. 输入cin

cin>>a>>b;
cin>>a;
cin>>b;

3. 运算
   加法 + ，减法 - ， 乘法 * ，除法 / ，求余 %

c=128%10; // 百分号两边的数必须是整数

数学函数和while循环

• 实例：计算存款本息
  编写程序，计算银行存款本息。
  用户输入存款金额money,存款期years和年利率rate，根据公式 $$sum=money(1+rate{)}^{years}$$ 计算到期存款本息。

#include
#include // 数学函数包含在头文件cmath中
using namespace std;
int main() {
	double money,years,rate,sum;// 声明变量
	cout<< "请输入本金、存款年限和利息，用空格隔开 "<<endl;// 输入提示
	cin>>money>>years>>rate;// 输入
	while(money>0)
	{
		sum=money*pow((1+rate),years);// 计算
		cout<< "本息共 ";// 输出提示
		cout<<sum<<endl;// 显示
		cout<< "请输入本金、存款年限和利息，用空格隔开 "<<endl;// 再次输入提示
		cin>>money>>years>>rate;// 再次输入
	}
	return 0;
}

要点总结

1. 数学函数的使用

#include

乘方: pow(x,y)
正弦: sin(x)
余弦: cos (x)
正切: tan (x), 三角函数的角度单位x均为弧度
$e^x$ : exp(x)
${\log }_{e}x$: log(x) e为底
${\log }_{10}x$ : log10(x) 10为底
平方根: sqrt(x)
绝对值: fabs(x)

函数名字母均小写
自变量均为双精度实数， 结果也是双精度实数

2. 循环，有条件地重复执行一段程序

while(<条件>)
{
	<循环体>
}

3. 编程的好习惯：给用户提示

C++程序的基本要素

标识符

• 标识符：程序中变量、类型、函数和标号的名称。
  a,b,name,int, char,main,void等
• 关键字：系统已有的标识符
  常见关键字：
  • using, namespace, void, return
  • int, float, double, char, bool, signed, unsigned, long, short ,const , true, false, sizeof
  • if, else, for, do, while, switch, case, continue, break
  • class, struct, private, public, this, new, delete
• 自定义标识符：自己给变量、函数等起的名字。
  命名规则：
  • 由字母、数字和下划线组成
  • 第1个符号不能是数字
  • 长度：不同编译器规定不同，但至少识别前6个
    字符，有的长度可达32个字符，甚至更长。
  • 区分大小写（大小写敏感）

int a,b,c;
int A,B,C;
double a1,b2,c3;
double table_width, table_height;
char _name[40], _address[100];
int 1a,2b,3c; //× 不合法的标识符

变量和常量

• 变量：表示的数据可以改变的符号。

int a;
char name[40]
a=5;
cout<<a<<endl;
a=a+5;
cout<<a<<endl;
cin>>name；
cout<<name<<endl;

• 常量：直接写出的数据，以及表示的数据不能改变的符号。

cout<<"Hello world"<<endl;
cout<<5+3<<endl;

运算符和表达式

• 运算符：表示运算的符号
  • 算术运算符 + - * / %
  • 比较运算符 > < >= <=
• 表达式：表示运算的式子
  • 可以是一个变量、一个常量 a b 5
  • 也可以是用运算符将变量、常量连接起来 3+5 a+b a>b
  • 还可以是用运算符将表达式连接起来的式子 (a+b)*(a-b)
  • 表达式中使用圆括号可以改变运算的优先级。括号中的运算比括号外的优先计算。

语句

• 语句是一个表达完整的命令
• C++中，语句的标志就是分号;，而不是等号。一个式子后面写上分号，就是一条语句。

int a,b,c;// 这是一个说明语句，说明用a,b表示整数
a+b // 这是一个表达式，虽然能表达求和运算，但运算结果并没有说明如何处理
c=a+b; // 语句，计算a和b的和，将结果存入c中

a+b; // 在C++中也是语句，但这个语句没什么作用
a; // 也是语句，也没什么作用
;;; // 这是3条语句，什么也没有，什么也不做，空语句
c=a+b // 虽然有等号，但没有分号，也不是语句 

• 等号也是运算符，等号连接起来的式子是表达式，如c=a+b
• 只有加上分号，才是语句c=a+b;
• 等号的左边必须是变量
  5=3 (a+b)=c+d ×
  a+(b=c+d) a+(b=c)+d √

输入和输出

• 输入cin

cin>>v1>>V2>>V3>>V4;// cin输入流对象 >>提取运算符
int a,b,c;
cin>>a;
cin>>b;
cin>>c;
cin>>a>>b>>c;

• 输出 cout

cout<<v1<<v2<<v3<<v4;// cout输出流对象 <<插入运算符
cout<<a;
cout<<" "<<b<<" "<<c<<"<<" sum:"<<a+b+c<<endl;

函数

能完成一定功能的有名的程序序列，是组成C++程序的基本单位。

• main函数

int main()
{
	int a,b;
	cin>>a>>b; cout<<a+b<<endl; return 0;
}

• 系统函数
  sin(x), cos(x), exp(x), sqrt(x)

• 自定义函数

课堂讨论

1. 自然语言和计算机语言有哪些相似和不同之处？

机器语言与自然语言一样，都具有一定的语法，文法，逻辑规则等。
不同点有：

• 自然语言是人与人交流的工具，它具有多义性，模糊性，依托人的常识。
• 机器语言是计算机能理解的语言，它使计算机按一定的模式工作，依托处理器所支持的指令。
  比起自然语言，计算机要求更加精准的语法与逻辑规则。
  错误的输入，如笔误或缺失或多出某些字是不可行的，或者会使得计算机执行的结果错误。

2. 编译型语言执行效率高还是解释型语言执行效率高？

编译型语言的源代码编译成的机器语言会被保存下来，下次执行时就不需要再编译一次，而是直接执行保存的机器语言，执行效率更高。
解释型语言则翻译一句执行一句，直到命令全部执行完或出现错误，不具有高效性，但是利于人理解。

3. 为什么C++的main函数要唯一？

main函数是主函数，是程序执行的起点。作为程序的执行入口，如果不唯一，那么程序就找不到执行的入口来运行程序，多入口程序不仅会导致程序混乱，而且还会增加内存负担。

4. 为什么使用cin.getline()输入的时候每输入一个数据要回车？而使用cin>>输入可以一行数据多个数据？

cin.getline()，可以理解为按行输入，以回车为输入的分界符，当输入完一个数据时需要回车。
cin>>，可以理解为按词输入，以空格、回车或tab键作为分界符，输入完一个数据以空格分开就行，可以输入在一行。

随堂测验

1. C++是一种（ ）计算机语言。
   A. 面向过程的
   B. 面向对象的
   C. 数据库编程
   D. 网络编程

   B

2. 编写C++程序的一般步骤依次是（ ）。
   A. 编辑、调试、编译、运行
   B. 编辑、编译、连接、运行
   C. 编译、调试、编辑、运行
   D. 编译、编辑、连接、运行

   B

3. 下列哪行程序的作用是在屏幕上显示“Hello world”这句话。
   A. #include
   B. using namespace std;
   C. cout<<" Hello world ";
   D. return 0;

   C

4. C++中的main()函数有且只能有一个。

   √

5. main函数的书写中，main后面紧跟一对圆括号，里面可以什么都不写，再后面是一对大括号，其中写程序。

   √

6. 设在程序中用address表示通信地址，说明为char address[100]; 若想输入象"No.28, Xian Ning Xi Road"这样（单词间有空格）的地址，应该使用下列哪个语句？
   A. cin>>address;
   B. cin>>address(s,100);
   C. cin.getline(s,100);
   D. cin.getline(address,100);

   D

7. 若想用width和height表示屏幕的宽度和高度（单位：像素，整数），在C++中使用下列哪个语句来声明？
   A. int width, height;
   B. double width, height;
   C. char width, height;
   D. char width[40], height[40];

   A

8. C++中使用数学函数，需要包含的头文件是( )。
   A. iostream
   B. cmath
   C. namespace
   D. main

   B

9. C++中的每一条语句后面都必须写分号。

   √

10. C++中使用变量，必须先声明，后使用。

    √

单元测验

1. 下列哪项不是C++的语句？
   A. a+b;
   B. a;
   C. c=a+b
   D. c=a+b;

   C
   语句末尾必须有分号。常量、变量、表达式末尾加分号也是语句。
   直接一个分号也是语句——空语句。空语句可以增加程序的可读性，可以作为待写的函数体、循环体、语句块。

2. 设整型变量a,b,c已经声明，下列哪项语句的顺序是正确的？
   A.

   c=a+b;
   cout<<c;
   cin>>a>>b;
   

   B.

   cin>>a>>b;
   c=a+b;
   cout<<c;
   

   C.

   c=a+b;
   cin>>a>>b;
   cout<<c;
   

   D.

   cout<<c;
   c=a+b;
   cin>>a>>b;
   

   B
   一般计算的顺序是输入、计算、输出。

3. 下列哪个符号不是C++的关键字？
   A. distance
   B. int
   C. using
   D. return

   A
   语言已经规定其意义的符号，一般是关键字。其他的都见过，有特殊意义了。

4. 下列哪个不是C++合法的标识符?
   A. int_stu
   B. zhao@xjtu
   C. _2015
   D. _height

   B
   表示符必须以字母或下划线开始，由字母、数字和下划线组成。

5. C++程序中cout< A. 表示输出结束。
   B. 表示程序结束。
   C. 表示语句结束。
   D. 表示换行（输出换行符）。

   D
   实际是用符号表示数据，是换行符。

6. 英文单词terminating的含义是（ ）。
   A. 结束、终止
   B. 模仿
   C. 学期
   D. 换行

   A
   虽不是英语课，编程不免遇到英文，遇到不会的词及时查一查，一学英语，二解问题，以后遇到，不再困惑。

7. C++中变量的名字只能用一个字母表示。

   √
   数学中的变量习惯上是一个字母，而程序中的变量可是一串字符，只要符合标识符的命名规则。就是用符号代替数据，是一个代号，不限一个，甚至可以比较长，如6-32个等。

8. 一行程序中，如果连续写了两个分号，编译时会出错。

   ×
   连续写两个分号，第2个分号就是一条空语句，空语句实际是什么也不做，语法是正确的，编译不会出错。
   空语句可以增加程序的可读性，可以作为待写的函数体、循环体、语句块。所以，空语句是可以有用的。

9. C++中使用变量，必须先声明。

   √
   这是语法规定

10. C++中的输入可以使用cin，一个cin可以输入多项数据，每项前面加两个大于号。

    √
    cin>>a>>b; 就是一例。

编程作业

题目1. 我爱C++（20分）

• 题目内容
  在屏幕上显示下列两句话

  Hello C++.
  I like programming.

  提示：本题与helloworld类似，只是显示多行信息。

• 输入格式
  无

• 输出格式
  两行，单词间一个空格，行末标点为英文句点，每行末尾均有句点，前面没有空格，大小写严格按给出的写，均为英文符号。

• 输入样例

• 输出样例
  Hello C++.
  I like programming.

解题代码

#include
using namespace std;
int main()
{
	cout<<"Hello C++."<<endl;
	cout<<"I like programming."<<endl;
	return 0;
}

题目2. 来自系统的问候（20分）

• 题目内容
  编写程序，输入一个人的名字，系统显示Hello ***.。
  人名中间可能会有空格。

  程序运行结果如下：

  Zhang Wei
  Hello Zhang Wei.

  提示：输入带空格的字符串，用cin.getline()。

• 输入格式
  一个字符串，中间可能有空格。

• 输出格式
  Hello ***.
  注意：单词间一个空格，行末紧跟一个英文句点。

• 输入样例
  Zhang Wei

• 输出样例
  Hello Zhang Wei.

解题代码

#include
using namespace std;
int main()
{
	char name[50];
	cin.getline(name,50);
	cout<<"Hello "<<name<<"."<<endl;
	return 0;
}

题目3. 乘法计算器（20分）

• 题目内容
  编写一个乘法计算器程序。用户输入两个数，计算它们的乘积并显示。

  程序运行结果如下：

  3.4 72
  244.8

  提示：声明三个double类型的变量，乘法用*号。

• 输入格式
  两个实数，中间用空格隔开。

• 输出格式
  计算结果，实数。

• 输入样例
  3.4 72

• 输出样例
  244.8

解题代码

#include
using namespace std;
int main()
{
	double a, b;
	cin>>a>>b;
	cout<<a*b<<endl;
	return 0;
}

题目4. 单位换算（20分）

• 题目内容
  编写一个程序，将英寸换算为厘米。输入英寸，输出厘米。
  换算关系：1inch=2.54cm

  程序运行结果如下：

  14
  14inch=35.56cm

  提示：显示:输入的数、“inch=”、换算结果和"cm"。

• 输入格式
  一个实数。

• 输出格式
  换算式，单位为小写英文字母，等号为英文等号，单位和数字之间没有空格，如：
  14inch=35.56cm

• 输入样例
  14

• 输出样例
  14inch=35.56cm

解题代码

#include
using namespace std;
int main()
{
	int inch;
	cin>>inch;
	cout<<inch<<"inch="<<inch*2.54<<"cm"<<endl;
	return 0;
}

题目5. 平方根计算器（20分）

• 题目内容
  编写程序，计算一个正数的平方根。用户输入一个正数（可能为实数），输出它的平方根。

  程序运行结果如下：

  2
  1.41421

  提示：开平方使用函数sqrt(x)，x是双精度型,需要包含头文件cmath。

• 输入格式
  一个正数

• 输出格式
  平方根

• 输入样例
  2

• 输出样例
  1.41421

解题代码

#include
#include
using namespace std;
int main()
{
	double num;
	cin>>num;
	cout<<sqrt(num)<<endl;
	return 0;
}

基础练习

太简单了，再见

中级练习

题目1. 计算公式的值(对数)（10分）

• 题目内容
  输入x、a，计算以a为底 x+sqrt(x*x+1)) 的对数 （a>0，a不等于1）的函数值。

  提示：C++中没有以任意数a为底的对数函数，但可以使用换底公式（请自己查）

• 输入格式
  实数x，a，之间用空格分隔

• 输出格式
  计算出的结果

• 输入样例
  3 10

• 输出样例
  0.789741

解题代码

换底公式$${\log }_{a}b=\frac{{\log }_{c}b}{{\log }_{c}a}$$

#include
#include
using namespace std;
int main()
{
	double x, a;
	cin>>x>>a;
	cout<<log(x+sqrt(x*x+1))/log(a)<<endl;
	return 0;
}

题目2. e的近似值（10分）

• 题目内容
  输入n，计算 y=(1+1/n)^n 其中^表示乘方。
• 输入格式
  输入整数n
• 输出格式
  输出y的值
• 输入样例
  100
• 输出样例
  2.70481

解题代码

#include
#include
using namespace std;
int main()
{
	int n;
	cin>>n;
	cout<<pow((1+1.0/n),n)<<endl; // 1.0而不是1/n的目的是强制double
	return 0;
}

题目3. 计算公式的值（三角等）（10分）

• 题目内容
  输入大于0的数x(double)，计算$$y=\sin (x)-\ln (x)+\sqrt[2]{x}-5$$的函数值。
• 输入格式
  大于0的数x
• 输出格式
  计算出来的y
• 输入样例
  1
• 输出样例
  -3.15853

解题代码

#include
#include
using namespace std;
int main()
{
	double x;
	cin>>x;
	cout<<sin(x)-log(x)+sqrt(x)-5<<endl;
	return 0;
}

题目4. 计算公式的值（开方）（10分）

• 题目内容
  输入x，计算$$y=\frac{x}{\sqrt{x^2-3x+2}}$$的函数值。

  提示：x的平方通过xx来计算，3x写成表达式时不能省略乘法运算符。

• 输入格式
  实数x(x>2,或者x<1)

• 输出格式
  计算出的y

• 输入样例
  5

• 输出样例
  1.44338

解题代码

#include
#include
using namespace std;
int main()
{
	double x;
	cin>>x;
	cout<<x/sqrt(x*x-3*x+2)<<endl;
	return 0;
}