Основы программирования на языке С++

Занятие 1. Базовые знания о языке программирования С++

Программа – это реализация алгоритма для выполнения задачи компьютером (ЭВМ).

С помощью программы мы формулируем алгоритм на языке, понятном компьютеру. Таким языком служит язык программирования.

На сегодняшний день распространенными языками программирования являются: С, С++, Pascal, Basic, Fortran и т.д.

Язык программирования С++ является одним из самых востребованных на сегодняшний день.

На языке С++ можно составлять программы для инженерных расчетов, также можно строить оконные проекты, имеющие пользовательский графический интерфейс.

Существует несколько приложений для написания программ на языке С++. Мы будем рассматривать Microsoft Visual Studio и Borland C++.

В языке программирования С++ определены некоторые стандартные типы данных, которые представлены в табл. 3.1.

Программа на языке С++ имеет определенную структуру.

Существует определенная последовательность заранее определенных строк кода, которая приведена в табл. 3.2.

Библиотека – это файл, в котором описаны функции и операторы. Для каждой смысловой группы функций своя библиотека. Библиотек в языке C++ предусмотрено много, мы будем рассматривать только самые необходимые. Нам понадобятся функции для работы с экраном, математические функции.

Основные библиотеки и их основные функции и операторы:

1. <iostream> для Visual Studio, <iostream.h> для Borland C++. Библиотека для работы с консолью (экраном).

   cout – оператор вывода данных на экран.

   Пример использования:

   cout<<"fraza"; //выведет на экран слово fraza. Может вывести любой текст.

   cout<<x; //выведет на экран число, хранящееся в переменной х.

   cin – оператор считывания с экрана.

   Когда у пользователя запрашивают число, программа ждет, пока пользователь не напечатает число и нажмет ENTER. Тогда оператор cin записывает это значение в переменную х.

   Пример использования:

   cin>>x; //присваивает переменной х значение, введенное с клавиатуры.

   cin>>x>>y; //присваивает переменной х первое введенное с клавиатуры значение, переменной у – второе.

   endl – оператор перевода каретки на экране на следующую строку.

   Самостоятельно не используется.

   Пример использования:

   cout<<endl; //курсор перейдет на новую строку.

   cout<<x<<endl;//сначала на экране появится число, хранящееся в переменной , потом перейдет на новую строку. Выводимые далее данные будут печататься с новой строки.

   cout<<endl<<"fraza"; // курсор перейдет на новую строку, и на новой строке появится надпись fraza.

   precision(n) – функция для отображения на экране дробных чисел с n цифрами после запятой.

   Пример использования:

   cout.precision(3)<<7.897426; //число 7.897426 выведется на экран в виде 7.897.
2. <math.h> одинаково для Visual Studio, Borland C++. Библиотека математических функций. Основные математические функции представлены в табл. 3.3.

   Таблица 3.3. Основные математические функции С++

   Математическая функция	Программная запись	Описание
   	fabs(x)	Модуль числа.
   	sin(x)	Синус числа, аргумент в радианах.
   	cos(x)	Косинус числа, аргумент в радианах.
   	tan(x)	Тангенс числа, аргумент в радианах.
   	exp(x)	Экспонента числа.
   	log(x)	Натуральный логарифм числа.
   	log10(x)	Десятичный логарифм числа.
   	pow(x, y)	х в степени y.
   	pow10(x)	Степень десяти.
   	sqrt(x)	Квадратный корень из числа.
   	asin(x)	Арксинус числа, в радианах.
   	acos(x)	Арккосинус числа, в радианах.
   	atan(x)	Арктангенс числа, в радианах.
   	M_PI	Число =3.141593
3. <iomanip> для Visual Studio, <iomanip.h> для Borland C++.

   setw(n) – для вывода на экран отводится ячеек.

   Используется при построении ровной таблицы значений функции.

   Пример использования:

   cout<<setw(5)<<x<<setw(5)<<y<<endl;

   На экране выведутся два числа: первое (1.5) в первых пяти ячейках, второе (-73) во вторых пяти ячейках. _ _ 1 . 5 _ _ - 7 3 .

В программах используются переменные. Имя переменной выбирает составитель программы; имя переменной должно начинаться с буквы латинского алфавита и может содержать буквы латинского алфавита, цифры и символы подчеркивания. Заглавные и строчные буквы считаются разными. Примеры имен переменных: х, y, summa, s1, srednee_ar и т.д. Имена переменных не должны совпадать с ключевыми словами языка С++.

Чтобы использовать в программе переменную, необходимо:

1. объявить переменную в начале программы, явно указав тип данных для переменной. Пример:

   double x; //вещественная переменная .

   int m; //целочисленная переменная .

   Если переменная не будет объявлена, но будет использоваться далее в программе, то программа не запустится, компилятор выдаст ошибку.

2. проинициализировать переменную, т.е. задать переменной значение. Пример:

   x=7.81;
   m=4; z=x+m;

   Если переменная не будет проинициализирована, то компилятор не выдаст ошибки, но расчеты будут выполнены неверно.
3. использовать далее в программе в расчетах или при выводе на экран.

Для числовых переменных определены простейшие арифметические операции, которые приведены в табл. 3.4. Для их использования не нужно подключать библиотеку.

х=0.4;

х=8+3;
y=x+7.9;
				

x=8-3;
y=x-7.9;
				

x=4*2.5;
y=x*4;
				

x=7.5/3.2;
y=x/2.6;
z=1/3; //z=0 (округление до целого, т.к. делятся целые числа)
z=1.0/3.0; //z=0.333(3)
				

Для сравнения переменных и чисел используются встроенные знаки сравнения, которые приведены в табл. 3.5. Для их использования не нужно подключать библиотеку.

x>0

y<z

y>=x

z<=8.56

x==0.7

x!=y

x>0 && x<1 // двойное неравенство 0<x<1

s<8 || s>10

Для реализации разветвляющегося алгоритма в С++ используется условный оператор if. Приведем общий вид блок-схем и общий вид записи оператора if:

	if (условие) { Набор_действий_1; } else { Набор_действий_2; }
	if (условие) { Набор_действий_1; }

Примечание. Если необходимо выполнить не набор действий, а всего одно действие, то фигурные скобки можно опустить.

Для реализации циклического алгоритма с предусловием в С++ предусмотрено два оператора цикла while и for. По одной и той же блок-схеме с предусловием можно написать две программы, одну – с оператором while, другую – с оператором for. Оператор while удобно использовать, если неопределенно, сколько итераций нужно сделать, или это трудно сделать. Оператор for удобно использовать, когда мы заранее знаем количество итераций.

Приведем общий вид блок-схем и общий вид записи операторов while и for:

Оператор while: x=xn; while(x<xk){ Тело_цикла; x=x+hx; } Оператор for: for(x=xn; x<xk; x=x+hx){ Тело_цикла; }

Для реализации циклического алгоритма с постусловием в С++ предусмотрен оператор do while. Блок-схема и запись оператора do while в общем виде:

Оператор do while: x=xn; do{ Тело_цикла; x=x+hx; } while(x<=xk);

Существует ряд задач, где изменяется сразу две переменные. Тогда используют вложенные циклы. Внутри одного цикла (внешнего) организуют другой цикл (внутренний).

Для ясности будем делать внешний цикл по переменной , а внутренний – по переменной . Обозначим переменные: – начальное значение – конечное значение – шаг по переменной – начальное значение – конечное значение – шаг по переменной . Приведем блок-схему и вид записи операторов цикла с предусловием:

Оператор while: x=xn; while (x<=xk){ y=yn; while (y<=yk){ Тело_цикла; y=y+hy; } x=x+hx; } Оператор for: for (x=xn; x<=xk; x=x+hx){ for(y=yn; y<=yk; y=y+hy){ Тело_цикла; } }

Общий вид записи циклов с постусловием и блок-схема с постусловием:

Оператор do while: x=xn; do { y=yn; do { Тело_цикла; y=y+hy; } while (y<=yk); x=x+hx; } while (x<=xk);