C++[0]

基礎語法、陣列、迴圈

Claire

北資一六社長 x 網管
競程是舊愛而且我很爛
新歡大概是資安
但我都只打水題
~~樹枝爆肝仔~~

Who am I

簡報英文很多因為 slides.com 中文很醜
有些東西講義上比較詳細

Before we start...

Intro

Programming Languages

程式語言（英語：programming language）是用來表達電腦程式的電腦語言。它是一套標準化的交流技巧，一種能夠讓程式設計師準確地定義電腦所需資料的語言，以向電腦發出指令並精確地定義不同情況下應當採取的行動。 --維基百科

Programming Languages

程式語言就是人類用來命令電腦做事情所用的語言
機器語言：
- 以二進位直接對電腦下指令
組合語言：
- 二進位好難寫 → 以文字代替二進位來表達指令
- 對應到機器語言
- 無法在不同處理器共通

Programming Languages

高階語言：
- 讓同一個程式在不同處理器運行
- 易讀性up
- 翻譯成機器語言時可以
  - 編譯（Compille）：執行前透過編譯器一次翻譯所有程式碼
    - ex. C、C++、Java...
  - 直譯（Interpret）：執行時一邊翻譯一邊執行
    - ex. Python、JavaScript、PHP...

Programming Languages

What is C++?

C v.s. C++

C
- 1970 年左右 D. Ritchie 和 K. Thompson 在貝爾實驗室開發出來的程式語言
- 由 B 語言演變而來，屬於編譯語言
- 具有高階語言的特性，也有接近組合語言的速度。
C++
- 也是在貝爾實驗室開發出來的
- 目的：打造一種具有物件導向的 C 語言
- C 語言寫的程式大部份都可以在 C++ 執行。

OOP

物件導向程式設計（英語：Object-oriented programming，縮寫：OOP）是種具有物件概念的程式設計典範，同時也是一種程式開發的抽象方針。它可能包含資料、特性、程式碼與方法。物件則指的是類別（class）的實例。它將物件作為程式的基本單元，將程式和資料封裝其中，以提高軟體的重用性、靈活性和擴充性，物件裡的程式可以訪問及經常修改物件相關連的資料。在物件導向程式程式設計裡，電腦程式會被設計成彼此相關的物件。 --維基百科

具有「物件（Objects）」概念的

程式語言設計模式

C++ 的用途

相對複雜的語言
能夠寫出具有底層硬體控制功能的程式
加入了物件導向等許多現今語言的特性
處理更加貼近使用者的程式
ex. Windows、iOS、Chrome、Firefox、英雄聯盟

What is an Algorithm?

ALGO

" 由有限步驟所構成的集合，可以用於解決某一個特定的問題。 "

把西瓜做成一杯西瓜汁？
1. 把西瓜剖半
2. 挖出剛剛剖半的西瓜中的果肉並去籽
3. 將經過 2. 處理的西瓜果肉放入果汁機
4. 按下果汁機的啟動按鈕
5. 將果汁機裡榨好的西瓜汁倒入一個杯子
電腦科學中，演算法就是為了解決特定問題而設計的一組明確、有限的運算規則或步驟。

What are Online Judges?

About OJs

線上解題系統

題目測試：提供各種演算法相關的題目，讓使用者撰寫程式解答
自動評測：使用測試數據來檢查程式的正確性與效能，並給予回饋
即時反饋：提交程式後，OJ 會迅速回報結果

Online Judges

ZeroJudge：台灣的 OJ，電腦老師很喜歡
TIOJ：建中資訊社維護
ISCOJ：建北電資 OJ
CSES：有很多演算法題目可以練習
Codeforces：全球最大的 OJ，常常有比賽，在俄羅斯所以時間很陰間
Atcoder：第二大 OJ，在日本
NEOJ：台大資芽的 OJ
LeetCode：收集軟體工程師面試考古題的 OJ

OJ Results

Setup

Compiler

編譯器（Compiler）

將某種程式語言寫成的原始碼轉換成電腦能解讀的語言
IDE 不需安裝編譯器
文字編輯器安裝的方法：VSCode 的 C++ 安裝教學

程式開發軟體們

Dev-C++：免費好用，不過它是一個比較古老的 IDE，連編譯器也是好幾年前的（不過前陣子好像有別的公司接手）
Code::Blocks：真的很醜，但學校們很喜歡
onlinegdb：除了他是線上這點很方便外完全沒道理用
等等

Hello World!

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	// print Hello World!
    cout << "Hello World!\n";
    return 0;
}

Hello World!

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	// print Hello World!
    cout << "Hello World!\n";
    return 0;
}

第 1 行：導入 <iostream> 這個標準函式庫

#include：可將函式庫導入程式
<iostream>：函式庫名稱，專門處理程式的輸入輸出

Hello World!

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	// print Hello World!
    cout << "Hello World!\n";
    return 0;
}

第 2 行：使用標準函式庫

std：C++ 標準函式庫的代號（standard library）
告訴電腦，我們想在程式中使用 C++ 標準函式庫
啊這個等等細講

Hello World!

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	// print Hello World!
    cout << "Hello World!\n";
    return 0;
}

第 3 行：空行

會被電腦自動跳過
目的是為了讓程式碼可讀性更高
不用不會怎麼樣只是可能會被覺得很醜

Hello World!

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	// print Hello World!
    cout << "Hello World!\n";
    return 0;
}

第 4 & 8 行：主函式

main 函式是 C++ 定義一個程式的起點
大括號 {} 內就是 main 函式的內容
電腦執行的程式就要寫在這個大括號內

Hello World!

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	// print Hello World!
    cout << "Hello World!\n";
    return 0;
}

第 5 行：註解

//單行註解
/*多行

註解*/

Hello World!

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	// print Hello World!
    cout << "Hello World!\n";
    return 0;
}

第 6 行：Hello World!

cout：輸出
<<：把右邊的資料傳給 cout
\n：跳脫字元，換行
一行程式結束後記得要加 ;

Hello World!

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	// print Hello World!
    cout << "Hello World!" << endl;
    return 0;
}

第 6 行：Hello World!

cout：輸出
<<：把右邊的資料傳給 cout
\n：跳脫字元，換行
一行程式結束後記得要加 ;
<< endl：也可以換行

Hello World!

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	// print Hello World!
    cout << "Hello World!\n";
    return 0;
}

第 7 行：回傳

告訴電腦這個函式成功執行了
可有可無，因為編譯器會自動在結尾補上 return 0;
return 0：正常退出
return 1：異常退出

函式庫

函式庫中會有預先定義好的函式、類別和工具，可直接使用
iostream：輸入輸出
algorithm：常用演算法
cmath：數學函式庫
萬用標頭檔：bits/stdc++.h
- 包含絕大部分會用到的函式庫
- 引入一大包東西雖然你可能只有用到一點點
- macOS 要用有點蠻煩顯然我怕麻煩
- 等等我還是會講他們分別屬於什麼函式庫

命名空間

命名空間（namespace）是 C++ 提供的一種機制，用來避免名稱衝突

兩個 name 沒有區分開來，導致編譯錯誤

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

string name = "C++";
string name = "Python";

int main() {
	cout << name;
}

不太重要

看看就好

命名空間

使用命名空間即可避免錯誤
但其實在寫程式時應該避免重複命名

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

namespace A {
    string name = "C++";
}

namespace B {
    string name = "Python";
}

int main() {
	cout << A::name << '\n'; //C++
	cout << B::name; //Python
}

不太重要

看看就好

namespace std

C++ 標準函式庫的所有函式、類別（如 cout, cin, vector, string 等）都定義在 std 命名空間內

未使用 using namespace std;

需要在 cout, endl 前加上 std::

#include <iostream>

int main() {
	std::cout << "Hello World!" << std::endl;
}

using namespace std; 會導致 std 內的所有函式和類別

變成全域可用，可能會與其他函式名稱衝突，

因此在大型專案中建議避免使用

`\n` v.s `endl`

Variables &

Data Types

Variables

變數

數值會改動的數
程式用來存放資料的空間
占有電腦的記憶體
執行的過程中可以對變數進行處理和運算
宣告格式：

宣告一個命名為 a 的整數（int）變數，其資料型態為 int

資料型態 變數名稱;

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a;
}

Data Types

Variables

變數命名

需與變數內容相關
只能用大小寫字母、數字、_、$
數字不可作為變數名開頭
大小寫意義不同（為不同變數）
不可使用保留字

Reserved Keywords

保留字

給編譯器做特殊判斷用

Input & Output

C++的輸入和輸出是使用 cin 和 cout 來進行
使用它們的時候需要引入 <iostream> 函式庫

輸入

讀到空白或換行會結束讀取
輸入多個值：

輸出

可輸出變數或是輸出一個值
輸出多個值：

cin >> 變數（已宣告過的）;

cin >> 變數 >> 變數;

cout << 要輸出的物件;

cout << 變數 << 變數;

Input & Output

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    string s;
    cin >> s; // Hello World
    cout << s; // Hello
    
    string a, b;
    cin >> a >> b; // Hello World
    cout << a << '\n'; // Hello
    cout << b << '\n'; // World
}

Input & Output

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    string s;
    getline(cin, s);
    cout << s;
}

getline

讀取整行

getline(cin, 變數)

Operators

運算子

對變數或數值做運算

指定運算子 =

先對 = 右邊進行運算
將運算結果存入左邊
- 左邊要可以存值 ex. 變數

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x;
    x = 2 + 1;
    cout << x << '\n'; // 3
    x = x + 1;
    cout << x << '\n'; // 4，先計算右邊再存入左邊
}

Operators

算術運算子

數學的運算符號
先乘除後加減
括號優先

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 5, b = 3, c = 2; // 逗號左右可以分別賦值
    cout << a + b << '\n'; // 8，加
    cout << a - b << '\n'; // 2，減
    cout << a * b << '\n'; // 15，乘
    cout << a / b << '\n'; // 1，除
    cout << a % b << '\n'; // 2，模除（取餘數）
    cout << c + a * b << '\n'; // 17，先乘除後加減
    cout << (c + a) * b << '\n'; // 21，括號內優先
}

Operators

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 5, b = 3, c = 2; // 逗號左右可以分別賦值
    cout << a + b << '\n'; // 8，加
    cout << a - b << '\n'; // 2，減
    cout << a * b << '\n'; // 15，乘
    cout << a / b << '\n'; // 1，除
    cout << a % b << '\n'; // 2，模除（取餘數）
    cout << c + a * b << '\n'; // 17，先乘除後加減
    cout << (c + a) * b << '\n'; // 21，括號內優先
}

5 / 3 = 1.66666...

但因為 a 跟 b 都是整數，對兩個整數做除法 / 時自動向下取整

Operators

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 1;
    a += 1; // a = a + 1
    cout << a << '\n'; // 2
    a -= 2; // a = a - 2
    cout << a << '\n'; // 0
}

Operators

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 0;
    cout << ++a << '\n'; // 1，先加再用
    cout << a++ << '\n'; // 1，先用
    cout << a << '\n'; // 2，再加
    
    cout << --a << '\n'; // 1，先減再用
    cout << a-- << '\n'; // 1，先用
    cout << a << '\n'; // 0，再減
}

遞增遞減

前置遞增遞減++x/--x：加減之後的值
後置遞增遞減x++/x--：加減之前的值

Operators

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int a = 4, b = 7, c = 4;
	
	cout << (a == b) << '\n'; // 0
	cout << (a == c) << '\n'; // 1
	cout << (a != b) << '\n'; // 1

	cout << (a > b) << '\n'; // 0
	cout << (a > c) << '\n'; // 0
	cout << (a >= b) << '\n'; // 0
	cout << (a >= c) << '\n'; // 1
    cout << (a < b) << '\n'; // 1
    cout << (a <= b) << '\n'; // 1
}

比較運算子

回傳 true(1) 或 false(0) 兩種結果

Operators

邏輯運算子

邏輯運算也只有 true(1) 或 false(0) 兩種結果
邏輯 AND &&
- A、B皆為true時， A && B 為true
- 否則 A && B 為 false

Operators

邏輯 OR ||
- A、B皆為false時， A || B 為false
- 否則 A || B 為 true

邏輯 NOT !
- A 為 true 時，!A 為 false
- A 為 false 時，!A 為 true

型別轉換

隱含型別轉換
- C++ 會自動做的轉換
- 選擇運算式中所有型別中儲存空間較大的型別

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << 3 / 2 << endl; // 1
    cout << 3 / 2.0 << endl;  // 1.5
}

使用指定運算子 = 就會以指定運算子左邊的資料型別為準

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x;
    x = 3 / 2.0;
    cout << x << endl;  // 1
}

型別轉換

強制型別轉換
- 程式運算過程中對型別做強制的轉換
- 轉換格式：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x = 3;
    cout << (double)x / 2 << endl; //輸出 1.5
    cout << (char)97 << endl;      //輸出「a」, 97是字元'a'在ASCII碼中的編號
}

(轉換型別) 變數;
(轉換型別) 數值;

Arrays & Vectors

Array

陣列

多個相同資料型別的變數所組成
每個元素都是一個變數
陣列索引值（index）是從 0 開始（0-based）

陣列宣告格式：
用中括號［］加上索引值表示陣列的某個變數

資料型態 陣列名稱[陣列大小];

資料型態 陣列名稱[] = {初始值1, 初始值2...};

陣列名稱[索引值]

Array

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a[5]; // 可儲存 5 個整數變數
    int b[] = {1, 3, 4}; // 陣列中有 1, 3, 4 三個整數，長度為 3
    
    cout << b[0] << ' ' << b[2] << '\n'; // 1 4
    cout << b[3] << '\n'; // 噴錯，陣列 b 長度只有 3
    
    a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    cout << a[0] << '\n'; // 1
    a[0] = 9;
    cout << a[0] << '\n'; // 9
    
    char c[10], d[2]; // 也可儲存其他資料型態
}

二維陣列

n x m 的陣列
陣列宣告格式：

資料型態 陣列名稱[n][m];

資料型態 陣列名稱[][] = {{初始值1-1, 初始值1-2...},
					  {初始值2-1, 初始值2-2...},...};

a[n][m]：

Vector

#include <vector>
動態陣列
跟陣列很像，但長度可改變
動態陣列宣告：

vector<資料型態> 動態陣列名稱;
vector<資料型態> 動態陣列名稱(陣列長度);
vector<資料型態> 動態陣列名稱(陣列長度, 所有元素預設值);

二維動態陣列宣告：

vector<vector<資料型態>> 動態陣列名稱
vector<vector<資料型態>> 動態陣列名稱(陣列高度m)
vector<vector<資料型態>> 動態陣列名稱(陣列高度m, 
						vector<資料型態>(陣列長度n))
vector<vector<資料型態>> 動態陣列名稱(陣列高度m, 
						vector<資料型態>(陣列長度n, 所有元素預設值))

Vector

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
	vector<int> v, t, k;
	v.push_back(1);
	v.push_back(3);
	cout << v[0] << ' ' << v[1] << '\n'; // 1 3
	
	cin >> v[0]; // 2
	cin >> v[1]; // 4
	cout << v[0] << ' ' << v[1] << '\n'; // 2 4

	vector<int> a(5, 0);
	cout << a[0] << ' ' << a[3] << '\n'; // 0 0
	
	a.pop_back();
	cout << a.size() << '\n'; // 4
    
    a.clear(); // 移除所有元素
    a.empty(); // 1，回傳是否為空

	t.resize(5);
	cin >> t[4] >> t[3]; // 1 3
	cout << t[3] << ' ' << t[4] << '\n'; // 3 1
	
	k.assign(5, 0);
	cout << k[0] << ' ' << k[2] << '\n'; // 0 0 
}

Conditionals

if

使用格式：

小括號用於放判斷式
判斷式運算結果為 true 就執行大括號內的程式碼

if (判斷條件) {
    判斷條件成立時執行的程式;
}

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int x;
	cin >> x;
  	if (x > 100) {
    	cout << x << "大於100" << endl;
  	}
}

else if

使用格式：

前面的條件皆不成立且這個條件成立時執行
else if 前面只能是 if（一定會有）或 else if

if (條件1) {
	要執行的東東1;
} else if (條件2) {
	要執行的東東2;
}

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int x;
	cin >> x;
  	if (x > 100) {
    	cout << x << "大於100" << endl;
  	} else if (x > 50) {
    	cout << x << "大於50且小於等於100" << endl;
    }
}

else

使用格式：

if (條件1) {
	要執行的東東1;
} else if (條件2) {
	要執行的東東2;
} else {
	要執行的東東3;
}

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int x;
	cin >> x;
  	if (x > 100) {
    	cout << x << "大於100"
  	} else if (x > 50) {
    	cout << x << "大於50且小於等於100"
    } else {
    	cout << x << "小於等於50";
    }
}

若前面的條件皆不成立，才會執行
else 前面只能是 if（一定會有）或 else if

switch

使用格式：

switch(變數名稱或運算式) {
	case 符合數字或字元：
    	陳述句1;
        break;
    case 符合數字或字元：
    	陳述句2;
        break;
    default 符合數字或字元：
    	陳述句3;
        break;
}

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int score = 85;
    switch(score/10) { //85/10=8
        case 10:
            cout << "Well done";
            break; // 跳出去
        case 9:
            cout << "Almost...";
            break;
        default: //執行這裡
            cout << "Bad Score!";
            break;
    }
}

用來比較數值或字元
不斷執行直到 break

Loops

迴圈

在某一個條件下一直做事，直到條件為達成為
迴圈可以幫助做會一直重複的事情

for

使用格式：

通常會用來寫一個要執行特定次數的迴圈

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        cout << a[i] << ' ';
    }
    //1 2 3 4 5 
}

for(初始設定; 重複執行條件; 每次結束後更新) {
	要重複執行的東東;
}

while

使用格式：

通常會用來寫需要在特定條件下重複執行的迴圈
當條件為 true 時，if 只會執行一次，while 則會一直執行

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 1;
    while(a < 6) {
        cout << a << ' ';
        a++;
    }
    //1 2 3 4 5
}

while(每次執行前判斷) {
	要重複執行的東東;
}

endless loop

無窮迴圈會讓程式一直執行，不會停止

for(;;){
	重複執行的東東;
}

while(true){
	重複執行的東東;
}

break

break 可以跳出迴圈，使迴圈不再執行
只要是迴圈都可以用 break

while(true) {
	if(condition) {
    	break;
    }
}

break

break 可以跳出迴圈，使迴圈不再執行
只要是迴圈都可以用 break

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 1;
    while(a < 6) {
        if(a % 3 == 0) {
            break;
        }
        cout << a << ' ';
        a++;
    }
    //1 2
}

continue

continue 會跳出這輪迴圈，執行下一輪
只要是迴圈都可以用 continue

while(true) {
	if(condition) {
    	continue;
    }
}

continue

continue 會跳出這輪迴圈，執行下一輪
只要是迴圈都可以用 continue

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 1;
    while(a < 6) {
        if(a % 3 == 0) {
        	a++;
            continue;
        }
        cout << a << ' ';
        a++;
    }
    //1 2 4 5
}

Practice

// 待捕

C++[0]

Who am I

Before we start...

Index

1

3

5

2

4

6

7

8

9

10

Intro

Programming Languages

Programming Languages

Programming Languages

Programming Languages

Programming Languages

What is C++?

C v.s. C++

OOP

C++ 的用途

What is an Algorithm?

ALGO

What are Online Judges?

About OJs

Online Judges

OJ Results

Setup

Setup

Compiler

程式開發軟體們

Hello World!

Hello World!

Hello World!

Hello World!

Hello World!

Hello World!

Hello World!

Hello World!

Hello World!

Hello World!

函式庫

命名空間

命名空間

namespace std

\n v.s endl

Variables &

Data Types

Variables

Data Types

Variables

Reserved Keywords

Input & Output

Input & Output

Input & Output

Input & Output

Operators

Operators

Operators

Operators

Operators

Operators

Operators

Operators

Operators

型別轉換

型別轉換

Arrays & Vectors

Array

Array

二維陣列

Vector

Vector

Conditionals

if

else if

else

`\n` v.s `endl`