清华大学C--课程课件第2讲电子教案.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,C+语言程序设计,第二章,C+简单程序设计,清华大学,C+,语言程序设计,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,2,C+语言的起源,Bjarne Stroustrup,用,Simula,语言写了一个模拟器。程序编写顺利，但,Simula,的实现太糟，编译与运行非常慢。,好工具：,1.具有Simula那样对程序组织的支持，类、类的层次结构等；2.编译、运行速度快；3.可移植性好,C,非常流行，很多操作系统都是用,C,编写，移植性和灵活性非常好C+,语言的设计是想为系统程序设计提供,Simula,的程序组织功能，又提供,C,语言的高效与灵活性。该目标当时不具有任何创新性，但它非常成功。,C+语言概述,3,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ANSI C+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。2003年发布了C+标准第二版，成为目前的C+,C+仍在不断发展，下一次标准发布预计在2009年,C+语言概述,4,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,5,C+语言同Java和C#的关系,C+,是,Java,和,C,的始祖,，语法和,面向对象模式,相似。,C+,、,Java,和,C#,是为解决不同类型问题而设计的,。,C+主要用来编写,高性能软件。,Java和C#用于实现有跨平台需求的应用开发。,6,C+程序实例,例2-1,/,*2_1.cpp,c+程序结构由注释、编译预处理和程序主体组成*,/,#include,using namespace std;,int main(),/main(),函数是C+程序入口点,，必须,coutHello!n;,/,cout是预定义的流类对象,coutWelcome to c+!n;,/,r;/输入圆的半径,length=2*PI*r;/计算圆的周长,cout“Length=”lengthendl;/输出圆的周长,area=PI*r*r;/计算圆的面积,coutArea=areaendl;/输出圆的面积,return 0;,11,简单的输入、输出,向标准输出设备（显示器）输出,例：int x;,double y;,cout“x=“xendl;,cout“y=n“yx;,ciny;,12,数据类型,C+基本数据类型,整数类型：short,intlong,unsigned int,unsigned short,unsigned long,实数,类型：,float,double,long double,字符类型,：char,布尔型,:bool,13,数据类型,常量与变量,常量是指在程序运行的整个过程中其值始终不可改变的量,。,变量是指在程序的执行过程中其值可以变化的量，变量是需要用名字来标识的。,变量一定要先声明其类型和名称，然后才使用。,符号常量在使用前也要先声明,而且声明的同时就要初始化。程序中常量不能再被赋值。,常量和变量都有数据类型。,14,数据类型,常量与变量,#include,using namespace std;,int main(),const int PRICE=30;,int num,total;,float v,r,h;,num=10;,total=num*PRICE;,couttotal endl;,r=2.5;,h=3.2;,v=3.14159*r*r*h;,coutv endl;,变量,变量先声,明后使用,符号常量,Page,15,基本数据类型和表达式,15,#include,using namespace std;,int main(),const int PRICE=30;,int num,total;,float v,r,h;,num=10;,total=num*PRICE;,couttotal endl;,r=2.5;,h=3.2;,v=3.14159*r*r*h;,coutv endl;,数据类型,整型数据,整型常量,short,unsigned short,2字节,int、unsigned int 4字节,long,unsigned long,4字节,整型变量,整型变量声明,基本数据类型和表达式,16,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short16-3276832767,基本 int32 -2,31,(2,31,-1),长整long32-2,31,(2,31,-1),无符号unsigned short16065535 unsigned int320(2,32,-1)unsigned long320(2,32,-1),基本数据类型和表达式,17,数据类型,整型数值溢出例子,#include,using namespace std;,int main(),short int i;/signed short,类型整数,(-32768-32767),short unsigned int j;/unsigned short,类型整数,(0-65535),j=50000;,i=j;/,将,unsigned short,赋值给,signed short,变量,cout The short int is:i endl;,/,整型数值溢出,cout The short unsigned int is:jendl;,return 0;,The short int is:-15536,The short unsigned int is:50000,18,#include,using namespace std;,int main(),const int PRICE=30;,int num,total;,float v,r,h;,num=10;,total=num*PRICE;,couttotalendl;,r=2.5;,h=,3.2f,;,v=3.14159*r*r*h;,coutv=,&=,=,|=,例,a,+,=,3,等价于,a=,a3,x,*,=,y+8,等价于,x=,x,*(y+8),基本数据类型和表达式,27,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5,a=,b=,c=5,表达式值为5，a,b,c均为5,a=,5+,(c=6),表达式值为11，a为11，c为6,a=,(b=4),+,(c=6),表达式值为10，a为10，b为4，c为6,a=,(b=10),/,(c=2),表达式值为5，a为5，b为10，c为2,a+=a-=a*a,相当于,a=a+(a=a-a*a),Page,28,基本数据类型和表达式,28,逗号运算和逗号表达式,格式,表达式1，表达式2，表达式n,求解顺序及结果,先求解1表达式再求解表达式2，再求解表达式n，最终结果为表达式n的值,例,a=3*5,a*4,最终结果为60,Page,29,基本数据类型和表达式,29,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,注意,=,与,=,在使用中不要搞错，同时注意四舍五入所带来的逻辑错误。,基本数据类型和表达式,30,关系运算,四舍五入带来的逻辑错误,#include,using namespace std;,int main(),double x=10/7.0;,cout x=x endl;,if(,x,=,1.142857142857,),cout x,=,10/7.0n;,/,存在四舍五入带来的逻辑错误,else cout,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,32,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=ab?a:b;,基本数据类型和表达式,33,条件运算符与条件表达式,注意：,条件,运算符优先级,高于,赋值,运算符，,低于,逻辑,运算符和,关系,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,34,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,35,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&5,3：0 0 0 0 0 0 1 1,5：,(&)0 0 0 0 0 1 0 1,3&5:0 0 0 0 0 0 0 1,用途：,将某一位置0，其它位不变。例如：将,char,型变量,a,的最低位置,0:,a=a&0376,;,取指定位。例如：有,char c;int a;,取出,a,的低字节，置于,c,中：,c=a,基本数据类型和表达式,36,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|5,3：0 0 0 0 0 0 1 1,5：,(|)0 0 0 0 0 1 0 1,3|5:0 0 0 0 0 1 1 1,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,37,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 071052,071:0 0 1 1 1 0 0 1,052：,()0 0 1 0 1 0 1 0,071052:0 0 0 1 0 0 1 1,基本数据类型和表达式,38,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：,0 1 1 1 1 0 1 0,(),0 0 0 0 1 1 1 1,0 1 1 1 0 1 0 1,基本数据类型和表达式,39,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,40,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,41,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,加括号强制优先级,把复杂算式分解,42,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。,char short int unsigned long unsigned long float double低 高,基本数据类型和表达式,43,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。,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,44,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。,例如：,float c;int a=1,b=5;c=float(a)/float(b);,或 c=(float)a/(float)b;,基本数据类型和表达式,45,语句,语句是程序的基本组成单元，它实现了程序,的功能，表达式是为语句所用。,声明语句,表达式语句,选择语句,循环语句,复合语句,46,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;,/error,语 句,47,复合语句,将多条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,48,顺序结构,分支结构,循环结构,算法的基本控制结构,49,如何解决分支问题?,例2-2,输入一个年份，判断是否闰年。如果是闰年，输出闰年信息；如果不是闰年，输出不是闰年信息。,算法的基本控制结构,50,#include,using namespace std;,int main(),int year;,bool IsLeapYear;,cout year;,IsLeapYear,=(year%4=0,if(IsLeapYear),cout year is a leap year endl;,else,cout year is not a leap year y)couty)coutx;,else couty;,if (表达式1)语句1else if (表达式2)语句2else if (表达式3)语句3 else 语句 n,if 语句,三种形式,算法的基本控制结构,53,如何解决多分支问题?,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,54,#include,using namespace std;,int main(),int x,y;,coutxy;,if(xy),coutyendl;,else,if(xy),coutxyendl;,else,coutx=yendl;,return 0;,55,55,运行结果1：,Enter x and y:5 8,xy,56,56,一般形式,if (),if ()语句 1,else 语句 2,else,if ()语句 3,else 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。,if 语句,嵌套,算法的基本控制结构,57,特殊的多分支结构,例2-4,输入一个06的整数，转换成星期，并输出活动内容。,算法的基本控制结构,58,#,include,using namespace std;,int main(),int day;,cin day;,switch(day),case 0:,cout “,星期日，购物,endl;,break;,case 1:,cout “,星期一，微积分课,endl;,break;,case 2:,cout “,星期二，物理课,endl;,break;,case 3:,cout “,星期三，英语课,endl;,break;,case 4:,cout “,星期四，班会,endl;,break;,case 5:,cout “,星期五，体育endl;,break;,case 6:,cout “,星期六，老乡聚会,endl;,break;,default:,cout “,数据非法。,endl;,return 0;,59,59,一般语法形式,switch (表达式),case 常量表达式 1：语句1,case 常量表达式 2：语句2,case 常量表达式 n：语句n,default:语句n+1,switch 语句,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。,每个常量表达式的值不能相同，次序不影响执行结果。,可以是多个语句，但不必用。,可以是,整型、字符型、枚举型,算法的基本控制结构,60,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,61,如何有效地完成重复工作,例2-5,求自然数110之和,分析：本题需要用累加算法，累加过程是一个循环过程，可以用循环语句实现。,While语句，do-while语句，for语句,算法的基本控制结构,62,#include,using namespace std;,int main(),int i(1),sum(0);,while(i=10),sum+=i;,/相当于sum=sum+ii+;,coutsum=sumendl;,运行结果：,sum=55,63,63,while 语句,语法形式,while (表达式)语句,可以是复合语句，其中,必须含有改变条件表达式值的语句,。,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,64,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,65,#,include,using namespace std;,int main(),int n,right_digit,newnum=0;,cout n;,cout The number in reverse order is ;,do,right_digit=n,%,10;,/取出右边的数字,cout right_digit;,n/=10;,while(n!=0),;,couti;,while(i=10),sum+=i;,i+;,coutsum=sumi;,do ,sum+=i;,i+;,while(i=10)；,coutsum=sumendl;,69,69,for 语句,语法形式：,for(表达式1；表达式2；表达式3)语句,循环前先求解,为true时执行循环体,每次执行完循环体后求解,算法的基本控制结构,70,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,71,#,include,using namespace std;,int main(),int n,k;,cout n;,cout Number n Factors ;,for(k=1;k=n;k+),if(n,%,k=0),/算法,cout k ;,cout endl;,return 0;,72,72,运行结果1：,Enter a positive integer:36,Number 36 Factors 1 2 3 4 6 9 12 18 36,运行结果2：,Enter a positive integer:7,Number 7 Factors 1 7,73,73,例2-9 编写程序输出以下图案,*,*算法的基本控制结构,74,#include,using namespace std;,int main(),int i,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*;,coutendl;,75,75,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*;,coutendl76,76,循环结构与选择结构相互嵌套,#include,using namespace std;,int main(),int n；,for(n=100;n=200;n+),if,(n%3!=0),coutn;,return 0;,算法的基本控制结构,77,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,78,#include,using namespace std;,int main(),int i=0,j=0,n;,coutn;,while(n!=0 ),if(n0)i+,;,if(nn;,cout正整数个数：i 负整数个数：jendl;,79,79,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,80,#include,using namespace std;,int main(),coutThe even numbers are as follows:endl;,for(int i=0;i=20;i+),if(i%2),continue;,/break?,/根据条件使用continue结束本次循环,cout i ;,return 0;,81,自定义数据类型,C+语言不仅有丰富的内置基本数据类型，而且允许声,明自定义数据类型。,枚举类型,结构类型,联合类型,类类型,而且使用类型定义语句可以为一个已有数据类型定义多,个别名。,82,typedef语句,为一个已有的数据类型另外命名，注意并没有实际定义一个新的数据类型。目的是增加程序的可读性。,语法形式,typedef 已有类型名 新类型名表;,例如,typedef unsigned intsize_t;,size_t,len1;,typedef long,time_t,time_t,start_time;,自定义数据类型,83,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：,enum weekday SUN,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT;,weekday a1;a1=SUN;,通常使用枚举方式创建符号常量。,自定义数据类型,84,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：,enum weekday 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,85,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,86,#include,using namespace stdenum game_result WIN,LOSE,TIE,CANCEL;,int main(),game_result result;,game_result omit=CANCEL;,int count;,for(count=WIN;count=CANCEL;count+),result=,(game_result)count,;,if(result=omit),cout The game was cancelledn;,else,cout The game was played;,if(result=WIN)cout and we won!;,if(result=LOSE)cout and we lost.;,cout n;,return 0;,87,87,运行结果,The game was played and we won!,The game was played and we lost.,The game was played,The game was cancelled,88,88,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,89,结构体,结构的声明,举例：,struct student /学生信息结构体int num;/学号,char name20;/姓名,char gender;/性别,int age;/年龄,float score;/成绩,string addr;/住址,自定义数据类型,90,结构体,结构变量说明,变量说明形式,结构类型名 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。,自定义数据类型,91,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,92,例2-12,结构体变量的初始化和使用,#include,#include,using namespace std;,struct student /学生信息结构体,int num;/学号,char name20;/姓名,char gender;/性别,int age;/年龄,stu=97001,Lin Lin,F,19;,int main(),cout,setw,(7),stu.num,setw(20)stu.name setw(3)stu.age;,return 0;,自定义数据类型,运行结果:,97001 Lin Lin F 19,93,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 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：,联合变量名.成员名,联合体的用途之一是，当数据想使用两种或多种格式（但不会同时使用）时，可节省空间。,自定义数据类型,94,例：,union one4all,int int_val;,long long_val;,double double_val;,;,one4all pail;,pail.int_val=15;,pail.double_val=1.38;,可以在,不同时间,使用one4all变量分别存储int,long,double类型的数据。,联合体,自定义数据类型95,例：,union uarea,char c_data;,short s_data;,long l_data;,uarea,c_data,l_data,s_data,联合体,自定义数据类型,96,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。,每次只有一个成员是当前成员。,例：,union,int i;,float f;,在程序中可以这样使用：,i=10;,f=2.2;,自定义数据类型,97,结构体与联合体的比较,结构体变量所占用内存大小是各个成员所占的内存大小之和。每个成员分别有自己的内存单元。,联合体变量所占用的内存大小等于各成员所占内存的最大字节数。,自定义数据类型,98,本章总结,学会如何根据实际问题需要选择顺序结构、分支结构、循环结构等控制结构设计程序，使得程序的可读性好，结构清晰。,真正需要掌握的是把实际问题的已有解决方法用c+语言的方式表述出来。,99,