第二章 C++简单程序设计湖南科技大学 莫尚丰
C++语言程序设计
C++语言程序设计 湖南科技大学
2
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
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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，成为目前的 C++
C++
语言概述
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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
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5
C++程序实例 — 例 2-1
//2_1.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello!\n";
cout<<"Welcome to c++!\n";
}
运行结果：
Hello!
Welcome to c++！
C++
语言概述
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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 ! # % ^ & *
_(下划线 ) + = - ~ <
> / \ ' " ;,
,() [] {}
C++
语言概述
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7
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
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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
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9
数据类型 —— 常量与变量
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
const int PRICE=30;
int num,total;
float v,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;
}
常量变量变量先声明后使用 符号常量基本数据类型和表达式
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10
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
const int PRICE=30;
int num,total;
float v,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;
}
数据类型 —— 整型数据整型常量shortunsigned 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
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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 short 16 -32768～ 32767
基本 int 32 -231～ (231-1)
长整 long 32 -231～ (231-1)
无符号
unsigned short 16 0～ 65535
unsigned [int] 32 0～ (232-1)
unsigned long 32 0～ (232-1)
基本数据类型和表达式
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12
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
const int PRICE=30;
int num,total;
float v,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;}
数据类型 —— 实型数据实型常量
float 4字节
3.4× 10± 38
7位有效数字
double 8字节
1.7× 10± 308
15位有效数字
long double
8字节
1.7× 10± 308
15位有效数字实型变量?默认为 double型
后缀 F（或 f）
为 float型
后缀 L（或 l）
为 long double
型基本数据类型和表达式
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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,char c1,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个二进制位基本数据类型和表达式
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字符数据的使用方法
– 字符数据和整型数据之间可运算、互相赋值。
字符串常量在末尾添加‘ \0’ 作为结尾标记。
例,"CHINA"
"a"
'a'
所以,char c;
c="a";
C H I N A \0
a\0
a
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数据类型
—— 字符型数据（二）基本数据类型和表达式
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数据类型
—— 布尔型数据
布尔型变量的说明：
例,bool flag;
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
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数据类型 —— 变量初始化例：
int a=3;
double f=3.56;
char c='a';
int c(5);
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基本数据类型和表达式
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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：
float c;
int a,b;
c=float(a)/float(b);
或 c=(float)a/(float)b;
基本数据类型和表达式
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变量的存储类型
auto
– 采用堆栈方式分配内存空间，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。 auto 可省略。
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
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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;
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基本数据类型和表达式
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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
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基本数据类型和表达式
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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+3
x*=y+8 等价于 x=x*(y+8)
基本数据类型和表达式
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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)
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基本数据类型和表达式
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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
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基本数据类型和表达式
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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
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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
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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
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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
– 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
①
②
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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) 结果为 2
sizeof(x)
基本数据类型和表达式
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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，其他位不变。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&0377;
基本数据类型和表达式
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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，其他位不变。
例如：将 int 型变量 a 的低字节置 1,
a = a | 0xff;
基本数据类型和表达式
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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 071^052
071,0 0 1 1 1 0 0 1
052,(^) 0 0 1 0 1 0 1 0
071^052,0 0 0 1 0 0 1 1
基本数据类型和表达式
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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
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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
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位运算 —— 移位
左移运算（ <<）
左移后，低位补 0，高位舍弃。
右移运算（ >>）
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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他表达式中，而语句不可。
例如,if ((a=b)>0) t=a;
不可写为,if ((a=b;)>0) t=a;
语句
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41
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
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42
简单的输入、输出
向标准输出设备（显示器）输出例,int x;
cout<<"x="<<x;
从标准输入设备（键盘）输入例,int x;
cin>>x;
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顺序结构
分支结构
循环结构算法的基本控制结构
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44
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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{ int year;
bool IsLeapYear;
cout<<"Enter the year,";
cin>>year;
IsLeapYear = ((year % 4 == 0 &&
year % 100 != 0)||(year % 400 == 0));
if (IsLeapYear)
cout<<year<<" is a leap year"<<endl;
else
cout<<year<<" is not a leap year"<<endl;
} 45
运行结果：
Enter the year,2000
2000 is a leap year
46
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47
if (表达式 ) 语句例,if (x>y) cout<<x;
if (表达式 ) 语句 1 else 语句 2
例,if (x>y) cout<<x;
else cout<<y;
if (表达式 1) 语句 1
else if (表达式 2) 语句 2
else 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
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48
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
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int x,y;
cout<<"Enter x and y:";
cin>>x>>y;
if (x!=y)
if (x>y)
cout<<"x>y"<<endl;
else
cout<<"x<y"<<endl;
else
cout<<"x=y"<<endl;
}
49
运行结果 1：
Enter x and y:5 8
x<y
运行结果 2：
Enter x and y:8 8
x=y
运行结果 3：
Enter x and y:12 8
x>y
50
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51
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
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52
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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{ int day;
cin >> day;
switch (day)
{ case 0,cout<<"Sunday"<<endl; break;
case 1,cout<<"Monday"<<endl; break;
case 2,cout<<"Tuesday"<<endl; break;
case 3,cout<<"Wednesday"<<endl; break;
case 4,cout<<"Thursday"<<endl; break;
case 5,cout<<"Friday"<<endl; break;
case 6,cout<<"Saturday"<<endl; break;
default:
cout<<"Day out of range Sunday,,Saturday"
<<endl;
break;
}
} 53
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54
一般形式
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
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55
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
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56
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
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int i(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
57
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58
while 语句
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，若为 true 时，执行语句。
算法的基本控制结构
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59
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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int n,right_digit,newnum = 0;
cout << "Enter the number,";
cin >> n;
cout << "The number in reverse order is ";
do
{
right_digit = n % 10;
cout << right_digit;
n /= 10; //相当于 n=n/10
}
while (n != 0);
cout<<endl;
} 60
运行结果：
Enter the number,365
The number in reverse order is 563
61
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62
do-while 语句
一般形式
do 语句
while (表达式 )
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对比下列程序：
程序 1：
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{ int i,sum(0);
cin>>i;
while(i<=10)
{ sum+=i;
i++;
}
cout<<"sum="<<sum
<<endl;
}
算法的基本控制结构程序 2：
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{ int i,sum(0);
cin>>i;
do{
sum+=i;
i++;
}while(i<=10)；
cout<<"sum="<<sum
<<endl;
}
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64
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
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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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int n,k;
cout << "Enter a positive integer,";
cin >> n;
cout << "Number " << n << " Factors ";
for (k=1; k <= n; k++)
if (n % k == 0)
cout << k << " ";
cout << endl;
}
66
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
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例 2-9 编写程序输出以下图案
*
***
*****
*******
*****
***
*
算法的基本控制结构
#include<iostream>
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<<'*';
cout<<endl;
} 69
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;
}
}
70
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71
循环结构与选择结构相互嵌套
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int n；
for(n=100; n<=200; n++)
{ if (n%3!=0)
cout<<n;
}
}
算法的基本控制结构
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72
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
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{ int i=0,j=0,n;
cout<<"请输入若干整数 (输入 0则结束 ),";
cin>>n;
while( n!=0 )
{ if(n>0) i++;
if(n<0) j++;
cin>>n ;
}
cout<<"正整数个数,"<<i
<<" 负整数个数,"<<j<<endl;
} 73
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74
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
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75
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
typedef double area,volume;
typedef int natural;
natural i1,i2;
area a;
volume v;
自定义数据类型
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76
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};
自定义数据类型
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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;
– 枚举元素具有默认值，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
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78
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
#include <iostream>
using namespace std;
enum game_result {WIN,LOSE,TIE,CANCEL};
int main()
{ game_result result;
enum game_result omit = CANCEL;
int count;
for (count = WIN ; count <= CANCEL ; count++)
{ result = (game_result)count;
if (result == omit)
{ cout << "The game was cancelled\n"; }
else
{ cout << "The game was played ";
if (result == WIN) cout << "and we won!";
if (result == LOSE) cout << "and we lost.";
cout << "\n";
}
}
return 0;
} 79
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
80
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81
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
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82
结构体 —— 结构的声明
举例：
struct student //学生信息结构体
{
int num; //学号
char name[20]; //姓名
char gender; //性别
int age; //年龄
float score; //成绩
char addr[30]; //住址
}
自定义数据类型
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83
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
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84
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
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85
例 2-12
结构体变量的初始化和使用
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
struct student //学生信息结构体
{ int num;//学号
char name[20];//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.sex<<setw(3)<<stu.age;
}
自定义数据类型运行结果,
97001 Lin Lin F 19
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86
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：
联合变量名,成员名自定义数据类型
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87
例,union uarea
{ char c_data;
short s_data;
long l_data;
}
uarea c_data l_datas_data
联合体自定义数据类型
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88
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
{ 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
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89
小结与复习建议
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
达到的目标
– 掌握 C++语言的基本概念和基本语句，能够编写简单的程序段。
实验任务
– 实验二
作业
– P59 2-18
– P61 2-30
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2
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
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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，成为目前的 C++
C++
语言概述
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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
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5
C++程序实例 — 例 2-1
//2_1.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
cout<<"Hello!\n";
cout<<"Welcome to c++!\n";
}
运行结果：
Hello!
Welcome to c++！
C++
语言概述
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6
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 ! # % ^ & *
_(下划线 ) + = - ~ <
> / \ ' " ;,
,() [] {}
C++
语言概述
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7
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
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8
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
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9
数据类型 —— 常量与变量
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
const int PRICE=30;
int num,total;
float v,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;
}
常量变量变量先声明后使用 符号常量基本数据类型和表达式
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10
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
const int PRICE=30;
int num,total;
float v,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;
}
数据类型 —— 整型数据整型常量shortunsigned 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
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11
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 short 16 -32768～ 32767
基本 int 32 -231～ (231-1)
长整 long 32 -231～ (231-1)
无符号
unsigned short 16 0～ 65535
unsigned [int] 32 0～ (232-1)
unsigned long 32 0～ (232-1)
基本数据类型和表达式
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12
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
const int PRICE=30;
int num,total;
float v,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;}
数据类型 —— 实型数据实型常量
float 4字节
3.4× 10± 38
7位有效数字
double 8字节
1.7× 10± 308
15位有效数字
long double
8字节
1.7× 10± 308
15位有效数字实型变量?默认为 double型
后缀 F（或 f）
为 float型
后缀 L（或 l）
为 long double
型基本数据类型和表达式
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13
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,char c1,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个二进制位基本数据类型和表达式
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14
字符数据的使用方法
– 字符数据和整型数据之间可运算、互相赋值。
字符串常量在末尾添加‘ \0’ 作为结尾标记。
例,"CHINA"
"a"
'a'
所以,char c;
c="a";
C H I N A \0
a\0
a
Page 14
数据类型
—— 字符型数据（二）基本数据类型和表达式
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15
数据类型
—— 布尔型数据
布尔型变量的说明：
例,bool flag;
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
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16
数据类型 —— 变量初始化例：
int a=3;
double f=3.56;
char c='a';
int c(5);
Page 16
基本数据类型和表达式
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17
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：
float c;
int a,b;
c=float(a)/float(b);
或 c=(float)a/(float)b;
基本数据类型和表达式
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18
变量的存储类型
auto
– 采用堆栈方式分配内存空间，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。 auto 可省略。
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
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19
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;
Page 19
基本数据类型和表达式
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20
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
Page 20
基本数据类型和表达式
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21
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+3
x*=y+8 等价于 x=x*(y+8)
基本数据类型和表达式
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22
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 22
基本数据类型和表达式
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23
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
Page 23
基本数据类型和表达式
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24
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
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25
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
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26
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
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27
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
– 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
①
②
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28
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) 结果为 2
sizeof(x)
基本数据类型和表达式
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29
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，其他位不变。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&0377;
基本数据类型和表达式
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30
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，其他位不变。
例如：将 int 型变量 a 的低字节置 1,
a = a | 0xff;
基本数据类型和表达式
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31
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 071^052
071,0 0 1 1 1 0 0 1
052,(^) 0 0 1 0 1 0 1 0
071^052,0 0 0 1 0 0 1 1
基本数据类型和表达式
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32
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
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33
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
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34
位运算 —— 移位
左移运算（ <<）
左移后，低位补 0，高位舍弃。
右移运算（ >>）
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
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35
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
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36
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
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37
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
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38
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
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39
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
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40
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他表达式中，而语句不可。
例如,if ((a=b)>0) t=a;
不可写为,if ((a=b;)>0) t=a;
语句
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41
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
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42
简单的输入、输出
向标准输出设备（显示器）输出例,int x;
cout<<"x="<<x;
从标准输入设备（键盘）输入例,int x;
cin>>x;
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43
顺序结构
分支结构
循环结构算法的基本控制结构
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44
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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{ int year;
bool IsLeapYear;
cout<<"Enter the year,";
cin>>year;
IsLeapYear = ((year % 4 == 0 &&
year % 100 != 0)||(year % 400 == 0));
if (IsLeapYear)
cout<<year<<" is a leap year"<<endl;
else
cout<<year<<" is not a leap year"<<endl;
} 45
运行结果：
Enter the year,2000
2000 is a leap year
46
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47
if (表达式 ) 语句例,if (x>y) cout<<x;
if (表达式 ) 语句 1 else 语句 2
例,if (x>y) cout<<x;
else cout<<y;
if (表达式 1) 语句 1
else if (表达式 2) 语句 2
else 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
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48
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
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int x,y;
cout<<"Enter x and y:";
cin>>x>>y;
if (x!=y)
if (x>y)
cout<<"x>y"<<endl;
else
cout<<"x<y"<<endl;
else
cout<<"x=y"<<endl;
}
49
运行结果 1：
Enter x and y:5 8
x<y
运行结果 2：
Enter x and y:8 8
x=y
运行结果 3：
Enter x and y:12 8
x>y
50
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51
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
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52
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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{ int day;
cin >> day;
switch (day)
{ case 0,cout<<"Sunday"<<endl; break;
case 1,cout<<"Monday"<<endl; break;
case 2,cout<<"Tuesday"<<endl; break;
case 3,cout<<"Wednesday"<<endl; break;
case 4,cout<<"Thursday"<<endl; break;
case 5,cout<<"Friday"<<endl; break;
case 6,cout<<"Saturday"<<endl; break;
default:
cout<<"Day out of range Sunday,,Saturday"
<<endl;
break;
}
} 53
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54
一般形式
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
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55
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
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56
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
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int i(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
57
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58
while 语句
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，若为 true 时，执行语句。
算法的基本控制结构
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59
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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int n,right_digit,newnum = 0;
cout << "Enter the number,";
cin >> n;
cout << "The number in reverse order is ";
do
{
right_digit = n % 10;
cout << right_digit;
n /= 10; //相当于 n=n/10
}
while (n != 0);
cout<<endl;
} 60
运行结果：
Enter the number,365
The number in reverse order is 563
61
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62
do-while 语句
一般形式
do 语句
while (表达式 )
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对比下列程序：
程序 1：
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{ int i,sum(0);
cin>>i;
while(i<=10)
{ sum+=i;
i++;
}
cout<<"sum="<<sum
<<endl;
}
算法的基本控制结构程序 2：
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{ int i,sum(0);
cin>>i;
do{
sum+=i;
i++;
}while(i<=10)；
cout<<"sum="<<sum
<<endl;
}
63
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64
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
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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
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int n,k;
cout << "Enter a positive integer,";
cin >> n;
cout << "Number " << n << " Factors ";
for (k=1; k <= n; k++)
if (n % k == 0)
cout << k << " ";
cout << endl;
}
66
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
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例 2-9 编写程序输出以下图案
*
***
*****
*******
*****
***
*
算法的基本控制结构
#include<iostream>
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<<'*';
cout<<endl;
} 69
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;
}
}
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循环结构与选择结构相互嵌套
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int n；
for(n=100; n<=200; n++)
{ if (n%3!=0)
cout<<n;
}
}
算法的基本控制结构
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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
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{ int i=0,j=0,n;
cout<<"请输入若干整数 (输入 0则结束 ),";
cin>>n;
while( n!=0 )
{ if(n>0) i++;
if(n<0) j++;
cin>>n ;
}
cout<<"正整数个数,"<<i
<<" 负整数个数,"<<j<<endl;
} 73
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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
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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
typedef double area,volume;
typedef int natural;
natural i1,i2;
area a;
volume v;
自定义数据类型
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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};
自定义数据类型
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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;
– 枚举元素具有默认值，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
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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
#include <iostream>
using namespace std;
enum game_result {WIN,LOSE,TIE,CANCEL};
int main()
{ game_result result;
enum game_result omit = CANCEL;
int count;
for (count = WIN ; count <= CANCEL ; count++)
{ result = (game_result)count;
if (result == omit)
{ cout << "The game was cancelled\n"; }
else
{ cout << "The game was played ";
if (result == WIN) cout << "and we won!";
if (result == LOSE) cout << "and we lost.";
cout << "\n";
}
}
return 0;
} 79
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
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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
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结构体 —— 结构的声明
举例：
struct student //学生信息结构体
{
int num; //学号
char name[20]; //姓名
char gender; //性别
int age; //年龄
float score; //成绩
char addr[30]; //住址
}
自定义数据类型
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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
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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
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例 2-12
结构体变量的初始化和使用
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
struct student //学生信息结构体
{ int num;//学号
char name[20];//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.sex<<setw(3)<<stu.age;
}
自定义数据类型运行结果,
97001 Lin Lin F 19
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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：
联合变量名,成员名自定义数据类型
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例,union uarea
{ char c_data;
short s_data;
long l_data;
}
uarea c_data l_datas_data
联合体自定义数据类型
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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
{ 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
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小结与复习建议
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
达到的目标
– 掌握 C++语言的基本概念和基本语句，能够编写简单的程序段。
实验任务
– 实验二
作业
– P59 2-18
– P61 2-30
