C++[0]
C++ 小社課第一堂
課程目錄
課程目錄
甚麼是C++?
程式語言介紹
C++
是一種被廣泛使用的中階電腦程式設計語言。
組合語言
C++
Python
接近機器語言
可直接操作硬體與
記憶體
對機器抽象程度高
接近人類語言
介於兩者之間
競程方面
C++的效率高(較python而言)
有強大的標準模板庫(STL)
競程的線上題解、模板幾乎都以C++為主
......
總之C++適合競程
缺點/危險性
寫C++時，大部分時間會需要手動管理記憶體
然後有時候就會發生：
Memory leak
Dangling pointer
Buffer overflow(哈哈你迴圈是不是寫爛了)
Use-after-free
等各種導致記憶體炸掉的fatal error
還有其他例子
像 srcatch 當機只會是網頁，或者 App 本身
而 C++ 是可以干涉硬體運作的
怎麼寫C++?
編輯器、編譯器
編輯器與編譯器
你在打扣的時候，是在編輯器上打扣。
編譯器負責將你打的扣轉成電腦看得懂的編碼。
還會進行優化跟報錯
編輯器的選擇
VS code
Vim
Emacs
編輯器的介面
編輯器會將對你打的扣上色
讓你的扣會比較好讀
然後這份扣肉眼可見的難讀
不要學我都不空格
也不要main(100)
阿今天用甚麼
因為VS code、Vim這些不是安裝需要時間、就是門檻高
痾絕對不是因為我不會
所以今天用一個線上編輯器：online gdb
介面介紹
執行程式
除錯模式
強制中止程式
記得選語言（C++）才能編譯
介面介紹
執行程式後的介面（console）
顯示輸出
C++ 初始模板講解
要開始報錯囉
/******************************************************************************
Welcome to GDB Online.
GDB online is an online compiler and debugger tool for C, C++, Python, Java, PHP, Ruby, Perl,
C#, OCaml, VB, Swift, Pascal, Fortran, Haskell, Objective-C, Assembly, HTML, CSS, JS, SQLite, Prolog.
Code, Compile, Run and Debug online from anywhere in world.
*******************************************************************************/
#include <iostream>
int main()
{
std::cout<<"Hello World";
return 0;
}這是你在把語言調成C++後出現的扣
上面的/**...是註解，不影響程式，先把它砍了
#include <iostream>
int main()
{
std::cout << "Hello World";
return 0;
}你會發現，這份扣跟講義上的有點區別，講義有寫原因
請先將扣改成講義上的格式
記得大括號不要換行
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
cout << "Hello World";
return 0;
}跑跑看
會出現這個console，顯示你的輸出
小小小練習
請將編輯器中的扣全部刪掉，嘗試自己寫出一個完整的初始模板
過程中遇到報錯時可參考講義對應的解決方法
輸入輸出
大於小於不要寫反
cin 與 cout
cin >> a >> b;
cout << a << b;cin >> 的箭頭是向右，將輸入丟進變數裡
cout << 的箭頭是向左，將變數丟到輸出裡
輸入是在 console 裡輸入
變數怎麼做?
int
int a, b;int 是整數
宣告兩個變數，名稱為 a 與 b
順帶一提，如果宣告時沒有給定一個固定值的話，a 與 b 的值可能會亂跑，所以記得歸零
int a = 0, b = 0;
這裡講的變數其實就是 srcatch 的變數
只是能存的資料類型有限，下一單元講
endl
cout << a << endl;endl : end of line
用處是換行
記得要加，不然之後使用 vim 之類的編輯器會出事
小小小練習
int a, b;輸入 a 與 b 兩個整數，輸出 b 與 a 兩個整數，兩個數字中間要換行
輸入與輸出的數字順序相反
範例:
輸入 1 3
輸出
3
1
阿記得加分號
解答
int a, b;
cin >> a >> b;
cout << b << endl;
cout << a << endl;有記得加分號嗎
運算子（數學）
+-*/=
還有%
int a;
a = 1 + 2;
cout << a << endl; //3int a;
a = 1 * 2;
cout << a << endl; //2int a;
a = 1 - 2;
cout << a << endl; //-1加法
減法
乘法
int a;
a = 3 / 2;
cout << a << endl; //1int a;
a = 5 % 3;
cout << a << endl; //2除法（取商）
取模（取餘數）
為甚麼 / 是取商?
下個單元會講
int a, b;
b = 3;
a = b;
cout << a << endl //3=（賦值）
將 = 右邊的值丟到左邊的變數裡
不要記反
喔對後面還會講 ==
不要打錯
小小小實作
輸入兩個數字 a,b
輸出 a+b 的值
cin >> a >> b;
cout << a + b << endl;資料型態
很多
各種資料型態
| 名稱 | 型態 |
|---|---|
| int | 整數 |
| long int | 整數 |
| long long int | 整數 |
| unsigned long long | 非負整數 |
| bool | |
| float | 小數 精度6~7位 |
| double | 小數 精度15~16位 |
| long double | 小數 精度18~21位 |
| char | 字元 |
| string | 字串（多個字元） |
{-2^{31}} \sim {2^{31}-1}
{-2^{31}} \sim {2^{31}-1}~or~{-2^{63}} \sim {2^{63}-1}
{-2^{63}} \sim {2^{63}-1}
{0} \sim {2^{64}-1}
0~or~1
\pm {3.4e{38}}
\pm {1.797e{308}}
\pm {1.797e{308}}
long long int 非常重要
有時候競程會遇到這種題目
a,b < {1e15}
（輸入）
這時候，用 int 與 long long int 會有不同的結果
int a;
long long int b;
a = 1e15;
cout << a << endl;
b = 1e15;
cout << b << endl; 所以記得有些題目要開 long long int
例如暑訓小比賽
為何 int 做除法時只會得到商
int 做計算時，得出的答案型態也是 int
而 int 只能存整數，不能存小數
對於小數會進行向下取整
因此 3/2 再向下取整 -> 1
int a;
a = 3 / 2;
cout << a << endl; //1那這樣呢?
3 與 2 都是 int，int 運算得出的數值也是 int
即使 a 是浮點數，但 3/2的結果是 1
再用 = 賦值，a = 1
float a;
a = 3 / 2;
cout << a << endl; //???那這樣呢?
2.0 3.0 是浮點數，計算中有浮點數時，
得出的結果就是浮點數
所以三種狀況皆為 a = 1.5
float a;
a = 3 / 2.0;
cout << a << endl; //???
a = 3.0 / 2
cout << a << endl; //???
a = 3.0 / 2.0
cout << a << endl; //???精度是甚麼意思
4/3=1.333333......
那他會真的一直都是 3 嗎?
float a;
a = 4 / 3.0;
cout << a << endl; //1.33333
printf("%.7f\n",a); //輸出7位小數
printf("%.10f\n",a); //輸出10位小數
printf("%.15f\n",a); //輸出15位小數
float 的精度只有 7 位
也就是說小數超過 7 位的部分，float 會爛掉
而 double 與 long double則不會
精度是甚麼意思
double 與 long double 的精度較高
數值較為準確
在某些需要精確計算的時候很重要
double a;
a = 4 / 3.0;
cout << a << endl; //1.33333
printf("%.7f\n",a); //輸出7位小數
printf("%.10f\n",a); //輸出10位小數
printf("%.15f\n",a); //輸出15位小數long double a;
a = 4 / 3.0;
cout << a << endl; //1.33333
printf("%.7f\n",a); //輸出7位小數
printf("%.10f\n",a); //輸出10位小數
printf("%.15f\n",a); //輸出15位小數
運算子（邏輯）與邏輯判斷
記得前面講的 == 嗎
bool
bool 中存的 0 與 1，其實就是 false and true
bool a = true;
cout << a << endl; //1if
bool a = true; //也可以寫false
if(a) {
cout << "Hello World!" << endl;
}
else {
cout << "Nah this script won't run to here" << endl;
}這是判斷條件
如果條件成立，則執行此程式
如果條件不成立，則執行此程式
a 為甚麼可以放在這裡?
由於 C++ 中的條件判斷，也是回傳 true or false
所以 bool 放在這裡是沒有問題的
不如說這裡本來就是放 bool 的資料型態
而 a 為 true，所以此條件永遠成立
邏輯運算子
== 當兩邊的值相等，回傳 true，反之回傳 false
!= 當兩邊的值不相等，回傳 true，反之回傳 false
&& 當左右兩個條件皆為 true，回傳 true，反之回傳 false
|| 當左右兩個條件至少其中一個為 true，回傳 true，反之回傳 false
! 當條件為 true，回傳 false，反之回傳 true
範例
這是一個判斷奇偶的程式
int a;
cin >> a;
if (a % 2 == 1) {
cout << "odd" << endl;
}
else {
cout << "even" << endl;
}|| 與 && 的用法
這是一個判斷閏年的程式
如果 a 是 400 的倍數：閏年
否則如果 a 是 4 的倍數，且 a 不是 100 的倍數：閏年
......
int a;
cin >> a;
if (a % 400 == 0) {
cout << "leap year" << endl;
}
else if(a % 4 == 0 && a % 100 != 0) { //else if講義有細說
cout << "leap year" << endl;
}
else {
cout << "normal year" << endl;
}組合條件的用法
如果 a 是 2 的倍數，且 a 不是 3 的倍數，則做A
或者如果 a 是 5 的倍數，則做A
int a;
cin >> a;
if (a % 5 == 0 || (a % 2 == 0 && a % 3 != 0)) {
// 其實我不知道我這裡要放甚麼
} 小小實作
只使用一行 if 判斷閏年
int a;
cin >> a;
if (a % 400 == 0 || (a % 4 == 0 && a % 100 != 0)){
cout << "leap year" << endl;
}
else cout << "normal year" << endl;
return 0;提示：組合條件
ascii、字元與字串
你知道嗎，online gdb可以發出聲音喔
char
可存放一個字元
char a='O'
cout << a << endl; //O" " 與 ' '
嘗試打出這個程式，你會發現......
char a="O";
因為 " " 裡可以包多個字元，並且 " " 自身的資料型態與 char 不同，是 char 無法存儲的。
而 ' ' 裡包的一定要是單個字元，資料型態即為 char
順帶一提，一個全形符號與中文字占三個字元
多個字元（字串）
那 " " 應該要用哪個資料型態存?
string a="WOW";String 可以存儲多個字元
並且 string 不能存儲用 ' ' 包起來的單個字元
string a='O';string a="O";
ascii
ascii code使用在早期美國的通訊中
每個字元對應一個二進位編碼，電腦才看得懂
ascii表就是為了固定一套編碼，防止因為出現多個編碼導致電腦混亂的狀況出現
int('A')
int a;
a = int('A');
cout << a << endl;//65int() 能夠將括號中的值轉成 int
而將字元轉成 int，就能得到其對應的 ascii code
禮拜五的密碼學應該會提到凱薩加密
將每個字元按照字母表往前或往後移動固定單位
方法就是將每個字元的 ascii 值改變一個固定數值
移動距離為 3 的情況
控制字元
回想剛剛的 ascii 表
是不是少了甚麼?
32 以前的 ascii code 呢?
<32、127 的 ascii 對應的是控制字元
而 ascii code 7 是響鈴
這就是讓 gdb 發出聲音的方法
叮~~
char a;
a = char (7);
cout << a << endl;char() 可以將括號內的值轉成字元型態
而 char(7) 即是將 ascii code 轉成字元
將其輸出你就能聽到響鈴聲
順帶一提，'\n'是換行
ascii code 為 10
cout << '\n';再順帶一提，windows的enter是'\r\n'
ascii code 分別為 13,10
游標回到行首，並且換行
好用標頭檔
還醒著嗎
標頭檔
講義最開始有講 iostream 這個標頭檔
他可以幹嘛?
透過 iostream 的引入，編譯器得以識別 cin 為某某種類型的標準輸入物件，並利用相關的運算子重載與函式來完成輸入邏輯
可以試試把 iostream 拔掉之後做 cin cout 的動作
你會發現他報錯了
可以簡單理解為：引入 iostream 後，cin cout 的動作才能順利進行
#include <algorithm>（等一下講）
int n;
int a[n];
sort (a, a+n);將陣列由小到大排序
int n, target = 3;
int a[n];
lower_bound(a, a+n, target);取得陣列中第一個大於等於target 值的位置（限陣列為以排序狀態）
int n, target = 3;
int a[n];
upper_bound(a, a+n, target);取得陣列中第一個大於target 值的位置（限陣列為以排序狀態）
int a = 3, b = 5;
cout << min (a, b) << endl; //3
cout << max (a, b) << endl; //5min( , ) 獲取兩值中較小的一個
max( , ) 獲取兩值中較大的一個
#include <cmath>
long double pi = 3.14159365358979323
long double a = 90 * pi / 180; //弧度
cout << sin(a) << endl; //正弦，輸出為1三角函數
int a = 10;
cout << log(a) << endl; //2.30259......log（以 e 為底）
e = 2.718281828...
int a = 4;
cout << sqrt(a) << endl;//2根號
int a = -3;
cout << abs(a) << endl;//3絕對值
float a = 4.5
cout << floor(a) << endl;// 4
cout << ceil(a) << endl;// 5
cout << round(a) << endl;// 5向下取整
向上取整
四捨五入
#include <utillty>
int a = 3, b = 5;
swap(a, b);
cout << a << ' ' << b << endl //5 3交換括號內的兩個值
#include <bits/stdc++.h>
哈哈你剛剛都白學了
一次引入C++中幾十個常用的函式庫
包含但不限於上述的三個函式庫
（只適用在競賽中，不適用在專案製作）
阿記得空格
然後不要main (100)
陣列
第一個是第零個
陣列是甚麼
像是一個橫向的櫃子，存放著多個值
一個位址對應一個值
值（value）
位址（index）
0
1
2
3
4
1
2
3
4
5
一個位置存放一個值，像櫃子一樣
位置是從0開始!!!!!
此陣列的第 0 個位址，存放的數字是 1
人通常會將最左邊的當作第一個
但是電腦是從 0 開始，這很重要
int a[5];宣告
int 為此陣列中值的資料型態
a 為此陣列的名稱
[5] 為此陣列的大小
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};大括號為此陣列內容，可加可不加
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
cout << a[0] << endl; //1
cout << a[4] << endl; //5記得，陣列的位址是從 0 開始
同時結尾的位址是其大小減一
稱為 0-based
int a[5] = {0};int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};同樣的，int 的資料也要歸零
歸零的程式長這樣
迴圈
迴圈是甚麼?
假設我今天想要輸出一個陣列裡的所有值
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
cout << a[0] << ' ';
cout << a[1] << ' ';
cout << a[2] << ' ';
cout << a[3] << ' ';
cout << a[4] << ' ' << endl;但如果陣列長這樣呢?
int a[30000] = {......};總不可能要寫 30000 次 cout 吧?
這時候就需要用到迴圈，迴圈可以方便的做重複執行的動作
FOR 迴圈
int a[30000] = {......};
for (int i = 0 ; i < 30000 ; i++) {
cout << a[i] << ' ';
}
cout << endl;for 裡面要放三個東西
1. 宣告一個計數器變數
2. 設定一個條件，在這個條件成立時，繼續迴圈
3. 每次迴圈重新開始時，要做的事情（通常是計數器 +1）
每個東西用分號隔開
i++ 即為 i = i + 1
這就是 C++ 中 ++ 的意義
FOR 迴圈
int a[30000] = {......};
for (int i = 0 ; i < 30000 ; i++) {
cout << a[i] << ' ';
}
cout << endl;迴圈進行的流程：
計數器宣告
確認條件是否成立
進行迴圈
結束後回到開頭
計數器 +1
確認條件是否成立
進行迴圈
......
再提醒一次，陣列的位址是從 0 開始
最後一個的位址是大小減一
所以計數器的初始值為 0
條件是 <30000（到 30000 時離開迴圈）
int a[30000] = {......};
for (int i = 0 ; i < 30000 ; i++) {
cin >> a[i];
}
for (int i = 0 ; i < 30000 ; i++) {
cout << a[i] << ' ';
}
cout << endl;當然，輸入時也需要迴圈
WHILE 迴圈
有聽過 3n+1 問題嗎?
給定一個正整數，如果是奇數，則將此數字 *3+1
如果是偶數，則將此數字 /2
重複進行，會發現每個數字到最後都會變成 1
進入 1 -> 4 -> 2 -> 1 的循環
怎麼用 while 迴圈實作?
while(條件) {
//執行的程式
}WHILE 迴圈
while() 的括號中放的是條件
符合條件時則繼續進行此迴圈
while(條件) {
//執行的程式
}int a;
cin >> a;
while (a != 1) {
cout << a << ' ';
if (a % 2 == 1) a = a * 3 + 1;
else a = a / 2;
}
cout << a << endl;當 a 不等於 1 時，繼續迴圈
換言之，當 a 等於 1 時，離開迴圈
小實作
給定一個正整數 n，作為陣列大小
給定一個長度為 n 的整數陣列 a
給定兩個非零整數 l, r，l <= r
求此 l~r此區間內（包含 l 與 r）所有數字的總和
0<=l,r<=n-1，也就是說 l 與 r 為 0-based
範例：
input:
5
1 2 3 4 5
1 2
ouput: 5
小實作答案
int n;
cin >> n; //輸入n
int a[n]; //宣告陣列 a，大小為n
for (int i = 0 ; i < n ; i++) {
cin >> a[i]; //輸入整個陣列
}
int l, r;
cin >> l >> r; //輸入 l 與 r
int sum = 0; //記得宣告時要歸零，否則 sum 初始值會亂跑
for (int i = l ; i <= r ; i++) {
sum = sum + a[i]; //加總
}
cout << sum << endl; //輸出答案buffer overflow
int a[5];
cout << a[5]; //???會發生甚麼事呢?
陣列是存取在記憶體當中
而陣列長度只有 5 ，沒有 a[5]
所以當編譯器在記憶體中抓不到 a[5]的時候，他就會亂抓，導致輸出一個隨機的數字
int a[5];
cout << a[10000]; //???如果是這種更極端的情況呢?
報錯，回傳 code 139
當你看到 code 139 時，記得檢查迴圈條件是不是設錯了
continue 與 break
for (int i = 0 ; i < 10 ; i++) {
if (i < 5) continue;
cout << i << ' ';
}for (int i = 0 ; i < 10 ; i++) {
if (i > 4) break;
cout << i << ' ';
}continue:
不執行 continue 之後的程式碼，跑完一次迴圈到開頭
output:
5 6 7 8 9
break:
離開迴圈
output:
0 1 2 3 4
EOF(end of file)
輸入直到讀取到檔案結尾（end of file）
int a;
while (cin >> a) {
//do something
}每次輸入時，都會進行迴圈
讀取到檔案結尾時，會被視作 -1
此時就回離開迴圈
do while
do {
//do something
}
while (條件);先執行迴圈，再判斷要不要繼續進行
while 後面記得加分號
結束啦 :D
C++基本語法
By 硼/Boron
