конспект. Конспект. Курс лекций по дисциплине процедурное программирование
 Скачать 1.95 Mb.
|
|
КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ПРОЦЕДУРНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ» Рекомендуемая литература 1. Романов Е.Л. Си++. От дилетанта до профессионала. М., 2014. 600 с. 2. Учебник по C++ для начинающих [Электронный ресурс] http://www.programmersclub.ru/main 3. Литвиненко Н. А. Технология программирования на С++ [Электронный ресурс] http://www.proklondike.com/books/cpp/technology_of_programming_on_c plus.html 4. Стефан Р. Дэвис. С++ Для чайников [Электронный ресурс] http://www.proklondike.com/books/cpp/cplus_dlja_chainikov.html Примечание. В НТБ МИРЭА нет книг по C++, изданных в последние 5 лет. Тема 1. Простая программа на C++ В качестве среды разработки под Windows будемт использовать Visual Studio 2013 (6.5 Гб) для Windows 7 и выше. После того, как вы установите все необходимое, приступим к написанию первой программы. Создание проекта Откройте меню «Файл → Создать → Проект». Перейдите на вкладку «Общие» и выберите «Пустой проект». Придумайте проекту любое название, например, «program1» и нажмите «OK». В окне обозревателя решений (обычно он находится в левом верхнем углу) щелкните правой кнопкой на папке «файлы исходного кода». В диалоговом окне выберите пункт меню «Добавить → Создать элемент». Введите название для нового файла — main.cpp и нажмите кнопку «Добавить». Код первой программы Наберите следующий код: #include #include using namespace std; int main() { cout << "Hello, world!" << endl; system("pause"); // Только для тех, у кого MS Visual Studio return 0; } Описание синтаксиса Директива #include используется для подключения других файлов в код. Строка #include , будет заменена содержимым файла «iostream.h», который находится в стандартной библиотеке языка и отвечает за ввод и вывод данных на экран. #include подключает стандартную библиотеку языка С. Это подключение необходимо для работы функции system Содержимое третьей строки — using namespace std; указывает на то, что мы используем по умолчанию пространство имен с названием «std». Все то, что находится внутри фигурных скобок функции int main() {} будет автоматически выполняться после запуска программы. Строка cout << "Hello, world!" << endl; говорит программе выводить сообщение с текстом «Hello, world» на экран. Оператор cout предназначен для вывода текста на экран командной строки. После него ставятся две угловые кавычки ( << ). Далее идет текст, который должен выводиться. Он помещается в двойные кавычки. Оператор endl переводит строку на уровень ниже. Если в процессе выполнения произойдет какой-либо сбой, то будет сгенерирован код ошибки, отличный от нуля. Если же работа программы завершилась без сбоев, то код ошибки будет равен нулю. Команда return 0 необходима для того, чтобы передать операционной системе сообщение об удачном завершении программы. — В конце каждой команды ставится точка с запятой. Компиляция и запуск Теперь скомпилируйте и запустите программу: нужно нажать сочетание клавиш «Ctrl+F5». Если программа собралась с первого раза, то хорошо. Если компилятор говорит о наличии ошибок, значит вы что-то сделали неправильно. Прочитайте текст ошибки и попробуйте ее исправить своими силами. Если не получится, обратитесь к преподавателю. В качестве домашнего задания, переделайте эту программу так, чтобы вместо, сообщения «Hello, World» выводилось сообщение «Hello, User». Тема 2. Переменные и типы данных в C++ Из школьного курса математики мы все знаем, что такое переменные. В программировании принципы довольно схожи. Переменная — это «ячейка» оперативной памяти компьютера, в которой может храниться какая-либо информация. В программировании переменная, как и в математике, может иметь название, состоящее из одной латинской буквы, но также может состоять из нескольких символов, целого слова или нескольких слов. Типы данных В языке С++ все переменные имеют определенный тип данных. Например, переменная, имеющая целочисленный тип, не может содержать ничего кроме целых чисел, а переменная с плавающей точкой — только дробные числа. Тип данных присваивается переменной при ее объявлении или инициализации. Ниже приведены основные типы данных языка C++, которые нам понадобятся. Основные типы данных в C++ int — целочисленный тип данных. float — тип данных с плавающей запятой. double — тип данных с плавающей запятой двойной точности. char — символьный тип данных. bool — логический тип данных. Объявление переменной Объявление переменной в C++ происходит таким образом: сначала указывается тип данных для этой переменной а затем название этой переменной. Пример объявления переменных int a; // объявление переменной a целого типа. float b; // объявление переменной b типа данных с плавающей запятой. double c = 14.2; // инициализация переменной типа double. char d = 's'; // инициализация переменной типа char. bool k = true; // инициализация логической переменной k. Заметьте, что в C++ оператор присваивания (=) — не является знаком равенства и не может использоваться для сравнения значений. Оператор равенства записывается как «двойное равно» — == Присваивание используется для сохранения определенного значение в переменной. Например, запись вида a = 10 задает переменной a значение числа 10. Простой калькулятор на C++ Сейчас мы напишем простую программу-калькулятор, которая будет принимать от пользователя два целых числа, а затем определять их сумму: #include using namespace std; int main() { setlocale(0, ""); /*7*/ int a, b; // объявление двух переменных a и b целого типа данных. cout << "Введите первое число: "; cin >> a; // пользователь присваивает переменной a какое-либо значение. cout << "Введите второе число: "; cin >> b; /*12*/ int c = a + b; // новой переменной c присваиваем значение суммы введенных пользователем данных. cout << "Сумма чисел = " << c << endl; // вывод ответа. return 0; } Разбор кода В 7-й строке кода программы мы объявляем переменные «a» и «b» целого типа int . В следующей строке кода выводится сообщение пользователю, чтобы он ввел с клавиатуры первое число. В 9-й строке стоит еще незнакомая вам конструкция — cin >> . С помощью нее у пользователя запрашивается ввод значения переменной «a» с клавиатуры. Аналогичным образом задается значение переменной «b» В 12-й строке мы производим инициализацию переменной «c» суммой переменных «a» и «b» . Далее находится уже знакомый вам оператор cout , который выводит на экран строку и значение переменной «c» При выводе переменных, они не заключаются в кавычки, в отличие от строк. Домашнее задание Попробуйте провести несколько экспериментов с программой — сделайте аналогичный пример с умножением или вычитанием переменных. Не бойтесь издеваться над программным кодом, потому что ошибки — неотъемлемая часть обучения любому делу. И не забывайте про точки с запятой. Тема 3. Конструкция ветвления в C++ Встречаются ситуации, когда программе нужно выбрать, какую операцию ей выполнить, в зависимости от определенного условия. К примеру, мы вводим с клавиатуры целое число. Если это число больше десяти, то программа должна выполнить одно действие, иначе — другое. Реализуем этот алгоритм на C++ с помощью конструкции ветвления. Оператор if Оператор if служит для того, чтобы выполнить какую-либо операцию в том случае, когда условие является верным. Условная конструкция в С++ всегда записывается в круглых скобках после оператора if Внутри фигурных скобок указывается тело условия. Если условие выполнится, то начнется выполнение всех команд, которые находятся между фигурными скобками. Пример конструкции ветвления #include using namespace std; int main() { setlocale(0, ""); double num; cout << "Введите произвольное число: "; cin >> num; if (num < 10) { // Если введенное число меньше 10. cout << "Это число меньше 10." << endl; } else { // иначе cout << "Это число больше либо равно 10." << endl; } return 0; } Если вы запустите эту программу, то при вводе числа, меньшего десяти, будет выводиться соответствующее сообщение. Если введенное число окажется большим, либо равным десяти — отобразится другое сообщение. if (num < 10) { // Если введенное число меньше 10. cout << "Это число меньше 10." << endl; } else { // иначе cout << "Это число больше либо равно 10." << endl; } Здесь говорится: «Если переменная num меньше 10 — вывести соответствующее сообщение. Иначе, вывести другое сообщение». Усовершенствуем программу так, чтобы она выводила сообщение, о том, что переменная num равна десяти: if (num < 10) { // Если введенное число меньше 10. cout << "Это число меньше 10." << endl; } else if (num == 10) { cout << "Это число равно 10." << endl; } else { // иначе cout << "Это число больше 10." << endl; } Здесь мы проверяем три условия: Первое — когда введенное число меньше 10-ти Второе — когда число равно 10-ти И третье — когда число больше десяти Заметьте, что во втором условии, при проверке равенства, мы используем оператор равенства — == , а не оператор присваивания, потому что мы не изменяем значение переменной при проверке, а сравниваем ее текущее значение с числом 10. Если поставить оператор присваивания в условии, то при проверке условия, значение переменной изменится, после чего это условие выполнится. Каждому оператору if соответствует только один оператор else . Совокупность этих операторов — else if означает, что если не выполнилось предыдущее условие, то проверить данное. Если ни одно из условий не верно, то выполняется тело оператора else Если после оператора if , else или их связки else if должна выполняться только одна команда, то фигурные скобки можно не ставить. Предыдущую программу можно записать следующим образом: #include using namespace std; int main() { setlocale(0, ""); double num; cout << "Введите произвольное число: "; cin >> num; if (num < 10) // Если введенное число меньше 10. cout << "Это число меньше 10." << endl; else if (num == 10) cout << "Это число равно 10." << endl; else // иначе cout << "Это число больше 10." << endl; return 0; } Такой метод записи выглядит более компактно. Если при выполнении условия нам требуется выполнить более одной команды, то фигурные скобки необходимы. Например: #include using namespace std; int main() { setlocale(0, ""); double num; int k; cout << "Введите произвольное число: "; cin >> num; if (num < 10) { // Если введенное число меньше 10. cout << "Это число меньше 10." << endl; k = 1; } else if (num == 10) { cout << "Это число равно 10." << endl; k = 2; } else { // иначе cout << "Это число больше 10." << endl; k = 3; } cout << "k = " << k << endl; return 0; } Данная программа проверяет значение переменной num. Если она меньше 10, то присваивает переменной k значение единицы. Если переменная num равна десяти, то присваивает переменной k значение двойки. В противном случае — значение тройки. После выполнения ветвления, значение переменной k выводится на экран. Хорошенько потренируйтесь, попробуйте придумать свой пример с ветвлением. Тема 4. Циклы в C++ Иногда необходимо повторять одно и то же действие несколько раз подряд. Для этого используют циклы. В этом уроке мы научимся программировать циклы на C++, после чего посчитаем сумму всех чисел от 1 до 1000. Цикл for Если мы знаем точное количество действий (итераций) цикла, то можем использовать цикл for . Синтаксис его выглядит примерно так: for (действие до начала цикла; условие продолжения цикла; действия в конце каждой итерации цикла) { инструкция цикла; инструкция цикла 2; инструкция цикла N; } Итерацией цикла называется один проход этого цикла Существует частный случай этой записи, который мы сегодня и разберем: for (счетчик = значение; счетчик < значение; шаг цикла) { тело цикла; } Счетчик цикла — это переменная, в которой хранится количество проходов данного цикла. Описание синтаксиса 1. Сначала присваивается первоначальное значение счетчику, после чего ставится точка с запятой. 2. Затем задается конечное значение счетчика цикла. После того, как значение счетчика достигнет указанного предела, цикл завершится. Снова ставим точку с запятой. 3. Задаем шаг цикла. Шаг цикла — это значение, на которое будет увеличиваться или уменьшаться счетчик цикла при каждом проходе. Пример кода Напишем программу, которая будет считать сумму всех чисел от 1 до 1000. #include using namespace std; int main() { int i; // счетчик цикла int sum = 0; // сумма чисел от 1 до 1000. setlocale(0, ""); for (i = 1; i <= 1000; i++) // задаем начальное значение 1, конечное 1000 и задаем шаг цикла - 1. { sum = sum + i; } cout << "Сумма чисел от 1 до 1000 = " << sum << endl; return 0; } Если мы скомпилируем этот код и запустим программу, то она покажет нам ответ: 500500. Это и есть сумма всех целых чисел от 1 до 1000. Если считать это вручную, понадобится очень много времени и сил. Цикл выполнил всю рутинную работу за нас. Заметьте, что конечное значение счетчика я задал нестрогим неравенством ( <= — меньше либо равно), поскольку, если бы я поставил знак меньше, то цикл произвел бы 999 итераций, т.е. на одну меньше, чем требуется. Это довольно важный момент, т.к. здесь новички часто допускают ошибки, особенно при работе с массивами (о них будет рассказано в следующем уроке). Значение шага цикла я задал равное единице. i++ — это тоже самое, что и i = i + 1. В теле цикла, при каждом проходе программа увеличивает значение переменной sum на i Еще один очень важный момент — в начале программы я присвоил переменной sum значение нуля. Если бы я этого не сделал, программа вылетела вы в сегфолт. При объявлении переменной без ее инициализации что эта переменная будет хранить «мусор». Естественно к мусору мы ничего прибавить не можем. Некоторые компиляторы, такие как gcc, инициализирует переменную нулем при ее объявлении. Цикл while Когда мы не знаем, сколько итераций должен произвести цикл, нам понадобится цикл while или do...while. Синтаксис цикла while в C++ выглядит следующим образом. while (Условие) { Тело цикла; } Данный цикл будет выполняться, пока условие, указанное в круглых скобках является истиной. Решим ту же задачу с помощью цикла while. Хотя здесь мы точно знаем, сколько итераций должен выполнить цикл, очень часто бывают ситуации, когда это значение неизвестно. Ниже приведен исходный код программы, считающей сумму всех целых чисел от 1 до 1000. #include using namespace std; int main() { setlocale(0, ""); int i = 0; // инициализируем счетчик цикла. int sum = 0; // инициализируем счетчик суммы. while (i < 1000) { i++; sum += i; } cout << "Сумма чисел от 1 до 1000 = " << sum << endl; return 0; } После компиляции программа выдаст результат, аналогичный результату работы предыдущей программы. Но поясним несколько важных моментов. Я задал строгое неравенство в условии цикла и инициализировал счетчик i нулем, так как в цикле while происходит на одну итерацию больше, потому он будет выполняться, до тех пор, пока значение счетчика перестает удовлетворять условию, но данная итерация все равно выполнится. Если бы мы поставили нестрогое неравенство, то цикл бы закончился, когда переменная i стала бы равна 1001 и выполнилось бы на одну итерацию больше. Теперь давайте рассмотрим по порядку исходный код нашей программы. Сначала мы инициализируем счетчик цикла и переменную, хранящую сумму чисел. В данном случае мы обязательно должны присвоить счетчику цикла какое-либо значение, т.к. в предыдущей программе мы это значение присваивали внутри цикла for, здесь же, если мы не инициализируем счетчик цикла, то в него попадет «мусор» и компилятор в лучшем случае выдаст нам ошибку, а в худшем, если программа соберется — дефолт практически неизбежен. Затем мы описываем условие цикла — «пока переменная i меньше 1000 — выполняй цикл». При каждой итерации цикла значение переменной-счетчика i увеличивается на единицу внутри цикла. Когда выполнится 1000 итераций цикла, счетчик станет равным 999 и следующая итерация уже не выполнится, поскольку 1000 не меньше 1000. Выражение sum += i является укороченной записью sum = sum + i После окончания выполнения цикла, выводим сообщение с ответом. Цикл do while Цикл do while очень похож на цикл while . Единственное их различие в том, что при выполнении цикла do while один проход цикла будет выполнен независимо от условия. Решение задачи на поиск суммы чисел от 1 до 1000, с применением цикла do while #include using namespace std; int main () { setlocale(0, ""); int i = 0; // инициализируем счетчик цикла. int sum = 0; // инициализируем счетчик суммы. do {// выполняем цикл. i++; sum += i; } while (i < 1000); // пока выполняется условие. cout << "Сумма чисел от 1 до 1000 = " << sum << endl; return 0; } Принципиального отличия нет, но если присвоить переменной i значение, большее, чем 1000, то цикл все равно выполнит хотя бы один проход. Попрактикуйтесь, поэкспериментируйте над собственными примерами задач. Циклы — очень важная вещь, поэтому им стоит уделить побольше внимания. Когда поймете, как работают циклы — можете смело переходить к изучению следующего урока. |