Kitobni o'qish: «Программирование на С, С++»

Shrift:

Начало

Вычислительная техника создавалась для обработки информации. Информация бывает звуковая, графическая, текстовая и т.д. Компьютер не общается на естественном нам языке. Он общается последовательностями 0 и 1. Язык программирования – это команды компьютеру, что-то выполнить, сделать. Есть языки высокого уровня и машинные языки, например. Мы изучим язык С, С++. Почему С, С++? На языке С написаны большинство операционных систем и языков программирования. Зная один язык, легко освоить другой язык.

Мы научимся давать компьютеру простые команды. Напишем первую программу, см. Листинг 1.

Листинг 1

Первая программа

1 #include<stdio.h>

2 main()

3 {

4 printf(“Привет!”);

5 }

В 1 строке мы подключаем библиотеку. В программах есть функции. В библиотеке хранятся самые употребляемые функции. Во второй строке объявляем функцию main (). Далее с 3 по 5 строку тело функции, оно взято в фигурные скобки: ‘{‘, ‘}’. В четвертой строке функция библиотеки из файла stdio.h. Эта функция выводит на экран строку с символами: “Привет!”. Все строки заключаются в двойные кавычки, например, “слова”, литералы в одинарные кавычки, например, ‘в’.

Рекомендуется выучить наизусть написание простой программы. Для того, чтобы легче выучить, следует пописать похожие простые программы, на практике быстрее учиться.

Каждый оператор заканчивается точкой с запятой, делается это для компилятора, которому объявляется, где конец одного оператора и начало другого.

Если при выполнении программы, русская кодировка выдается у вас в консоли белибердой, то возможно добавить строки 2 и 5:

Листинг 2

Первая программа

1 #include<stdio.h>

2 #include<stdlib.h>

3 main()

4 {

5 system("chcp 1251 > nul");

6 printf(“Привет!”);

7 }

Функция system заголовочного файла stdlib.h передает строку "chcp 1251 > nul" в операционную систему для выполнения. Возможны и другие настройки.

Усложним первую программу, научим компьютер обращаться к нам по имени, см. Листинг 3.

Листинг 3

Программа: “Знакомство”

1 #include<stdio.h>

2 main()

3 {

4 char b[10];

5 printf(“Привет! Как тебя зовут?\n”);

6 scanf(“%s”,&b);

7 printf(“Привет! %s”,b);

8 }

В 4 строке объявляется массив из 10 переменных символьного типа b. Переменная – это имя какого-то участка памяти. В 5 строке оператор выводит на консоль строку, формат задан, переводит на новую строку: ‘\n’ – управляющий символ, символ перевода строки. В 6 строке считывается ввод с консоли, задается формат считывания – %s, означает, что считывается строка, &b – адрес, по которому будет сохранен массив символов. В строке 7 вывод на консоль форматированной строки, %s – означает, что будет выведена строка, b – это та строка, которую выведут на экран (форматирование %s).

Задания:

Написать простой диалог: Привет! Как тебя зовут! – Как дела?

Выучить написание простой программы.

Оператор if-else

Формальный синтаксис:

if (выражение)

оператор1

else

оператор2

Напишем следующую программу с использованием оператора if-else. Пользователь вводит число, компьютер сравнивает с 10, и выводит результат на экран.

Листинг 4

Программа “Сравнение”

1 #include<stdio.h>

2 main()

3 {

4 int a;

5 printf(“Vvedite 4islo \n”);

6 scanf(“%d”,&a);

7 if(a>10)

8 printf(“%d > 10”,a);

9 else

10 printf(“%d<=10”,a);

11 }

Задания:

1. Пользователь вводит число. Компьютер сравнивает с 20 и выводит результат.

В операторе if-else есть условие, правила составления условий рассказано в алгебре логике. Рассмотрим логическое или и логическое и в С:

&& – логическое И,

|| – логическое ИЛИ.

Таблица истинности для них, смотри Таблица 1-Таблица 2.

То есть ветвь if(условие) оператор1 выполняется , если условие равно 1.

Например,

if((a>10)&&(a<20))

оператор1

Если a>10 – истинно, в Таблице 1, это 1, если a>10 – ложь, это 0.

Таблица 1

Таблица 2

Оператор switch, цикл while

Один из требований к программе, это удобство использования пользователем, поэтому напишем программу с меню, см. Листинг 5.

Строка 15, оператор break, он прерывает цикл и т.п.

Листинг 5

Программа с меню

1 #include<stdio.h>

2 main()

3 {

4 int a, d;

5 do

6 {

7 printf(" MENU \n1. Kvadrat chisla\n2. Kub chisla\n3. Vuhod\nVuberite punkt menu\n");

8 scanf("%d",&d);

9 switch(d)

10 {

11 case 1:

12 printf("Vvedite chislo\n");

13 scanf("%d",&a);

14 printf("Kvadrat chisla raven %d\n",a*a);

15 break;

16 case 2:

17 printf("Vvedite chislo\n");

18 scanf("%d",&a);

19 printf("Kub chisla raven %d\n",a*a*a);

20 break;

21 case 3:

22 break;

23 default:

24 printf("Nevernui vvod!\n\n");

25 }

26 }

27 while(d!=3);

28 }

Оператор switch используется для выбора одного из вариантов, указанных в case. Также для написания программы мы использовали цикл do-while. Цикл проверяет условие в конце.

В default мы указали случай, в котором пользователь вводит цифру, не являющуюся номером пункта меню. А что будет если пользователь введет букву. Возможно зацикливание и т.п. Чтобы этого не было. Нам необходимо предусмотреть ввод не цифр, а букв.

Листинг 6

Программа с меню

1 #include<stdio.h>

2 main()

3 {

4 int a;

5 char d;

6 do

7 {

8 printf(" MENU \n1. Kvadrat chisla\n2. Kub chisla\n3. Vuhod\nVuberite punkt menu\n");

9 scanf("%s",&d);

10 switch(d)

11 {

12 case ‘1’:

13 printf("Vvedite chislo\n");

14 scanf("%d",&a);

15 printf("Kvadrat chisla raven %d\n",a*a);

16 break;

17 case ‘2’:

18 printf("Vvedite chislo\n");

19 scanf("%d",&a);

20 printf("Kub chisla raven %d\n",a*a*a);

21 break;

22 case ‘3’:

23 break;

24 default:

25 printf("Nevernui vvod!\n\n");

26 }

27 }

28 while(d!=3);

Задания:

Спроектировать меню. Написать программу.

Оператор for

Оператор for – это оператор цикла, обобщение оператора while [4]. Оператор for:

for (int i=0; i<n; i++)

{

….

}

int i=0 – инициализация,

i<n – проверка условия,

i++ – модификация.

Каждый раз выполняется тело цикла, в конце идет модификация (в данном случае i++), поэтому цикл будет выполняться столько раз, сколько указано в условиях, если условие верно, то выполняется тело еще раз.

Задание: вычислить значение функции y=x*x-4*x при х от 100 до 200 включительно, начиная от 100 с шагом 20. Решение задачи в Листинге 7, результат решения Листинга 7 на Рисунке 1.

Листинг 7

#include<iostream>

using namespace std;

int main()

{

int y;

for(int x=100;x<=200;x=x+20)

{

y=x*x-4*x;

cout<<"y("<<x<<")="<<y<<endl;

}

Рисунок 1

Типы данных

Типы данных:

char хранит символ (один байт),

int – целочисленные значения,

float – вещественные значения с одинарной точностью,

double – вещественное значения с двойной точностью и т.д.

Модификаторы:

short – короткое целое,

long – длинное целое.

Диапазон значений зависит от аппаратной и системной платформы.

Например, int будет или 16, или 32. Узнать это возможно, используя операцию sizeof(), она возвращает размер в байтах, смотри Листинг 8, Рисунок 2.

Листинг 8

#include<iostream>

using namespace std;

int main()

{

cout<<sizeof(int);

}

Рисунок 2

Время жизни и область видимости переменной

Программный блок – это часть программы между фигурными скобками.

Локальные переменные живут только во время программного блока. Локальные переменные объявлены внутри блока.

Глобальная переменная живет на протяжении всей жизни программы. Глобальная переменная объявляется вне блоков программы.

Пример в Листинге 9. Если убрать скобки в строках 8 и 9, компилятор выдаст ошибку.

Листинг 9

1#include<iostream>

2using namespace std;

4 int main()

5 {

6 int i=10;

7 cout<<i;

8 {

9 int i=11;

10 cout<<endl<<i;

11 }

12}

Преобразование типов

В зависимости от версии компилятора, округление будет либо в большую, либо в меньшую сторону. Смотри Листинг 10, Рисунок 3.

Листинг 10

#include<iostream>

using namespace std;

int main()

{

int y;

y=(int)(3/10);

cout<<y<<endl;

y=(int)(10/3);

cout<<y;

}

Рисунок 3

Поразрядные операции

Напишите программу, которая переводит введенное положительное число в двоичное систему счисления и выводит на экран результат перевода.

Пример решения задания в Листинге 11.

Листинг 11

#include <iostream>

using namespace std;

void dv(int a)

{

int b[100];

int i=0;

while(a>1)

{

b[i]=a%2;

a=(a-a%2)/2;

i++;

}

b[i]=a;

for(int j=i;j>=0;j–)

cout<<b[j];

}

int main()

{

int a;

cin>>a;

dv(a);

return 0;

}

Ниже даны тесты для проверки задач программы.

Тест 1

a=10

Результат

1010

Тест 2

a=2

Результат

Тест 3

a=8

Результат

1000

Поразрядные операции применимы только к целочисленным аргументам (char, short, int и long).

& – поразрядное И

| – поразрядное включающее ИЛИ

^ – поразрядное исключающее ИЛИ

<< – сдвиг влево

>> – сдвиг вправо

~ – одноместное поразрядное дополнение до единицы

В побитовых операциях работа идет над каждым битом.

Поразрядное включающее ИЛИ

Пример:

8 | 10 = 10

8 – это 1000 в двоичной системе счисления, 10 – это 1010 в двоичной системе счисления. С каждым битом числа выполняется операции логическое ИЛИ, и вместо этого бита ставится результат этой операции, смотри Рисунок 4.

Рисунок 4

Поразрядное И

Пример:

8 & 10 = 8

8 – это 1000 в двоичной системе счисления, 10 – это 1010 в двоичной системе счисления. С каждым битом числа выполняется операции логическое И, и вместо этого бита ставится результат этой операции.

Пример программы в Листинге 12.

Листинг 12

#include <iostream>

using namespace std;

void dv(int a)

{

int b[100];

int i=0;

while(a>1)

{

b[i]=a%2;

a=(a-a%2)/2;

i++;

}

b[i]=a;

for(int j=i;j>=0;j–)

cout<<b[j];

}

int main()

{

int a,b;

int c;

cin>>a>>b;

c=a|b;

cout<<endl;

dv(a);

cout<<" | ";

dv(b);

cout<<" = ";

dv(c);

c=a&b;

cout<<endl;

dv(a);

cout<<" & ";

dv(b);

cout<<" = ";

dv(c);

return 0;

}

Ниже даны тесты для проверки задач программы.

Тест 1

a=10 b=8

Результат

1010 | 1000 =1010

1010 & 1000 =1000

Тест 2

a=11 b=3

Результат

1011 | 11 = 1011

1011 & 11 = 11

Сдвиг влево

Пример:

10 << 2 = 1000

Двоичная запись числа передвинется на 2 знака влево, на их место проставятся 0. Необходимо быть внимательными, так как в типе int и т.д. хранится ограниченное количество бит.

Сдвиг вправо

Пример:

100 >> 2 = 1

Двоичная запись числа передвинется на 2 знака вправо. 2 бита исчезнут.

Одноместное поразрядное дополнение до единицы

С каждым битом выполняется инверсия.

Пример:

x = ~8;

8 – это 1000 в двоичной системе счисления, после инверсии с каждым битом: 1 меняется на 0, 0 на 1. При хранении числа, один бит отвечает за знак, поэтому знак числа тоже меняется. ~x=|~x|-1. Результат: ~8=-9.

Комментарии

Для красивого стиля и правил оформления кода, необходимо, чтобы в коде все функции, блоки и т.д. были расшифрованы. Комментарии бывают /*….*/ (все, что между косыми чертами и звездочкой есть комментарий), // (все, что после // и на одной строке есть комментарий), смотри Листинг 13.

Листинг 13

/*демонстративная программа*/

#include<iostream>

using namespace std;

int main()

{

cout<<"Hello!"; //Вывод «Hello!» в консоль

}

Строки

Во второй программе мы уже использовали строки. Специальные функции для работы со строками определены в библиотечном файле <string.h>.

Некоторые функции для работы со строками, представлены ниже.

char* strcpy(str1,str2) – копирует строку str2 в строку str1 c ‘\0’, возвращает str1.