C++ 基礎

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最後修訂：2023/09/06

前言

C++ 基礎

程式框架

C++程式是函數的集合，其中 main() 函數是程式的起始函數
C++的框架

















//引入C++所有宣告
#include <bits/stdc++.h>   

//使用標準函數庫
using namespace std;   
 
/*  多行註解範例
 *  main() 是 CPP 程式的起始函數 
 *  int 表示函數執行完畢會回傳一個整數
 */  
int main()
{
   //你的主程式碼在這裡    
  
   //一般而言，傳回0，表示程式正常執行完畢
   return 0;
}

C++資料的型別
- C++ 是強型別語言，所以，宣告變數都要標註型別。
- 基礎型別
  - bool 布林
  - char 字元
  - int 整數
  - float 單精確度浮點數 (浮點數等同於數學中的實數)
  - double 雙精確度浮點數
- 物件型別
  - string 字串
- 修飾詞
  - unsigned 無正負符號，這個會增加表示最大數字的範圍
  - long long 長，這個會增加配置給變數的記憶體
    - int：整數，4 bytes，可以表示
      $- 2^{31}$ ~
      $2^{31} - 1$
    - unsigned int：無負數整數，4 bytes，可以
      $0$ ~
      $2^{32} - 1$
    - long long int：長整數，8 bytes，可以表示
      $- 2^{63}$ ~
      $2^{63} - 1$
常數與變數
- 字元常數
  - \b 倒退字元
  - \t Tab字元
  - \n 換行字元
  - \r 歸位字元(歸位就是到每列的列首)
- 變數
  - C/C++ 中所有變數都要宣告後才能使用。
  - 對於基礎型別而言，宣告未初始化，其值為未知。
```
int n;  //宣告一個整數變數，但未初始化，其值為未知。
int n = 0;  ////宣告一個整數變數，並初始化為0。  
```

C/C++ Input/Output

C 的 I/O 函數
- 輸出 printf
  格式化字串可以用的符號
  - %c 字元
  - %d 10進位數字
  - %o 8進位數字
  - %x 16進位數字
  - %f 浮點數
  - %p 指標位址
  - %s C的字串
  - %e 科學記號
- 輸入 scanf





















#include <bits/stdc++>

using namespace std;

int main()
{
    int year = 2023;
    double pi = 3.1415926;
    
    printf("今年是 %d 年\n", year);      //2023
    printf("今年是 %10d 年\n", year);    //      2023
    
    printf("Pi是 %.2f\n", pi);          //3.14
    printf("Pi是 %10.4f\n", pi);        //    3.1416
    
    int n = 0;   
    scanf("%d", &n);   
    printf("%d \n", n);
    
    return 0;
}

基礎語法

判斷敘述(if)
範例：按照分數轉換成優、甲、乙、丙、丁 (範例中未檢核分數範圍)






















#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;
  
int main()
{
    int n = 0;
    cin >> n;
    
    if (n >= 90)
        cout << "優" << endl;
    else if (n >= 80)
        cout << "甲" << endl;
    else if (n >= 70)
        cout << "乙" << endl;
    else if (n >= 60)
        cout << "丙" << endl;
    else 
        cout << "丁" << endl;

    return 0;
}

重覆敘述(for)
範例：列出字串中每個字元的ASCII碼















//C++ 是強型別語言，所有變數均須指定其資料型別
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main()
{
    string s = "Today is a good day.";
    for (int i=0; i<s.length(); i++)
    {
        cout << s[i] << " = " <<  (int)s[i] << endl;
    }

    return 0;
}

重覆敘述(while)
範例：利用輾轉相除法，求給定兩正整數之最大公因數


















#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 28, b= 30;
    int r = a % b;
    while (r != 0)
    {
        a = b;
        b = r;
        r = a % b;
    }
    cout << "gcd=" << b << endl;
   
    return 0;
}

重覆敘述(do…while)

do..while 敘述類似於 while 敘述，差別在 do…while 敘述，迭代部分至少執行1次，while 則可能為0次。

範例：猜猜看下面的範例是 1+2+…+9 或 1+2+…+10 ?


















#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main()
{
    int s=0, i=1;
    do
    {
        s += i;
        i++;
    } while (i < 10)
        
    cout << "s=" << s << endl;
   
    return 0;
}

陣列與重覆敘述
範例：計算整數陣列元素的總和及平均數























#include <bits/stdc++.h>
#include <cstdlib>

using namespace std;

int main()
{
    int len = 10;
    int n[len] = {15, 20, 85, 42, 87, 14, 8, 6, 17, 22};

    int sum = 0;
    for (int i=0; i<len; i++)
    {
        sum = sum + n[i];
    }
    cout << sum << endl;
    cout << sum*1.0/len << endl;
    
    //用 C 的 printf 顯示小數點以下2位
    printf("%.2f", sum*1.0/len);

    return 0;
}

資料型態轉換

字串與數值資料互轉 C++11 開始支援





































#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    //字串轉整數
    string s1 = "456";
    int num1 = stoi(s1);  
    cout << num1 << endl;

    //字串轉浮點數
    string s2 = "3.14159";
    double num2 = stod(s2);  
    cout << num2 << endl;
    
    //轉換函數還有
    // stol    轉換為 long int
    // stoul   轉換為 unsinged long int
    // stoll   轉換為 long long int
    // stoull  轉換為 unsinged long long int
    // stof    轉換為 float
    // stold   轉換為 long float
    

    //整數轉字串
    int num3 = 789;
    string s3 = to_string(num3);
    cout << s3 << endl;

    //浮點數轉字串
    double num4 = 1.618;
    string s4 = to_string(num4);
    cout << s4 << endl;
    
    return 0;
}

字串與數值資料互轉 C的字串






































#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main() {
    //C 的字串，是字元的集合，最後一個字元是 '\0'
    char str1[80] = "123";  //實際上是 4 個字元，最後一個是 '\0'

    // 用 strlen() 取得字串長度
    cout << strlen(str1) << endl;   //3

    //字串相加
    char str3[80] = "abc";
    strcat(str3, "def");
    cout << str3 << endl;   //abcdef

    // 字串轉整數
    int n = atoi(str);
    cout << n << endl;  //123

    // 字串轉浮點數
    char str1[80] = "1.68";
    double d = atof(str1);
    cout << d << endl;

    // 整數轉字串
    int n1 = 123;
    char str2[80];    //字串長度要夠，否則就會溢位
    sprintf(str2, "%d", n1);
    cout << str2 << endl;  

    // 浮點數轉字串
    double n2 = 3.14;
    sprintf(str2, "%f", n2);
    cout << str2 << endl;

    return 0;
}

C 與 C++ 字串互轉



































#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main()
{
    // C 的字串，是字元的集合，最後一個字元是 '\0'
    char str1[80] = "That is a good game.";

    // C++ 的字串，封裝成物件，也是字元的集合。
    string str2 = "Let's play the game.";

    // C 字串轉換為 C++ 字串
    string str3 = string(str1);

    // C++ 字串轉換為 C 字串
    // 轉換為「指向常數字元」的指標，也就是指向的字元是不能改變的
    const char *str4 = str2.c_str();

    // C 和 C++ 字串相加
    char str5[80] = "Today ";
    char str6[80] = "is ";
    string ss = "a good day.";

    // C 字串無法直接相加，因此下面的寫法是錯的
    // string str8 = str5 + str6 + ss;
    string str8 = str5 + ss + str6;  //這樣可以
    string str9 = string(str5) + str6 + ss;  //這樣也可以
    string str10 = ss + str5 + str6;  //這樣當然也可以

    //這樣行不行呢? 你先猜猜看，然後再試試看，印證你的想法
    string str11 = str5 + string(str6) + ss; 

    return 0;
}

進階閱讀資料

C++與演算法
- https://al.orangeapple.co/index.html
C++ STL (標準函式庫)
- https://hackmd.io/@johnaxer/cpp_stl
演算法 Algorithm
- https://hackmd.io/@johnaxer/algorithm

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