# 第一章: 基礎語法
這篇參考了一些網路上的教材，如果有不正確的可以留言或是去DC留言，本篇的內容可能有點對新手不友善，如果你是自學的，可以善用AI以及[cpp reference](https://en.cppreference.com/w/)，否則在讀書會內的講師們應該都介紹的蠻詳細的。
### 標頭檔及程式基礎架構
* 引入標頭檔&&`<bits/stdc++.h>`的介紹
#### 程式基礎架構
```cpp
#include <iostream> 標頭檔
using namespace std;
int main() {
cout<<"Hello world";
}
```
#### code
```cpp
#include <iostream> 標準標頭檔
#include <bits/stdc++.h> 萬用標頭檔
```
[參考網址](https://www.796t.com/content/1547093362.html)
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### 變數宣告
在使用變數前，要先告訴電腦你要創造一個[變數](https://openhome.cc/Gossip/CppGossip/Variable.html)，這個動作叫做宣告。
* 宣告格式：**`變數型別 變數名稱`**;
例如 **`int x;`** 就是宣告一個整數變數x。
變數可分為
> 1. 整數-**int**
> 2. 浮點數-**double**
> 3. 字元-**char**
> 4. 字串-**string**
####
```cpp=
int x, y; ////宣告兩個整數
double a = 3.14159; //宣告一個浮點數=3.14159
char b = 'A'; //宣告一個字元=A
string s="hello"; //宣告一串字串
```
[浮點數介紹](https://hackmd.io/@Tamilala/cpp_float)
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### 輸入輸出
* 標準輸入輸出
> 輸入-cin
遇空格或是換行即結束
> 輸出-cout
在需要換行的地方可以輸出 **`endl`** 或是 **`'\n'`**。
#### code
```cpp=
int x, y; ////宣告兩個整數
double a = 3.14159; //宣告一個浮點數=3.14159
cin >> x ; //輸入 x (5)
cout << "hello world " << x << " " << a ;
//輸出 = hello world 5 3.14159
```
**※ 不可使用沒設定變數值之變數（會是亂數）**
==**補充**==
* [控制輸出位置精準度(精準度)](https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10249426)
* [輸入時不要被空格split](https://hackmd.io/@L-W7DgKMR_G7ZX3wGcC3Zw/BkVhJORNK)
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### 運算子
在C++中，可以使用運算子來對變數或數值做運算。以下介紹幾種常用的運算子，同時也會提到當兩種不同型別的變數進行運算時，電腦會如何判斷要使用哪個型別，以及如何做強制型別轉換。
#### 1. 指定運算子
使用等於`=`符號表示，會先對等號右邊進行運算，再將結果指定給左邊的變數。這個等號跟數學的等號不太一樣，需要花一點時間習慣。
```cpp=
int x;
x = 2 + 1; //x = 3 （//是註解，在C++程式編譯時不會被編譯）
x = x + 1; //x = 4，因為是先計算右邊的x + 1 = 3 + 1，再存到左邊的x
```
#### 2. 算術運算子
算術運算子就是數學的運算符號，具有跟數學四則運算一樣，先乘除後加減的規則。
* 加法 **`+`**
```cpp
int x = 3 + 2;
```
* 減法 **`-`**
```cpp
int x = 10 - 5;
```
* 遞增 **`++`**
遞增可分成前置`++x`和後置`x++`，它們的不同在於，前置的值會是運算之後的值，後置的值則是運算之前的值。可以看成前置`++x`是先加再用，而後置`x++`是先用再加。
```cpp=
int x = 0;
cout << ++x << endl;// x = 1, 輸出1
x=0;
cout << x++ << endl; // x = 1, 輸出0
```
* 遞減 **`--`**
與遞增相同，一樣有分成前置和後置。
```cpp=
int x = 0;
cout << --x << endl; // x = -1, 輸出-1
x=0;
cout << x-- << endl; // x = -1, 輸出0
```
* 乘法 **`*`**
```cpp
int x = 2 + 3 * 4; //x = 14, 先乘除後加減
```
* 除法 **`/`**
兩個整數在做運算時， 當對兩個整數做除法`/`，會自行向下取整，也就是取商。
```cpp
int x = 7 / 2; // x = 3
float y = 1.0 / 2.0; // y = 0.5
```
- 取餘數 **`%`**
```cpp
int x = 5 % 2; // x = 1
```
- 補充 mod 的一些數學性質
$$(a+b) \bmod p = (a\bmod p + b\bmod p)\bmod p$$
證明:
$$\begin{aligned}
(a+b) \bmod p &= ((k_a\times p+(a\bmod p)) + (k_b\times p+(b\bmod p)))\bmod p \\
&=
\end{aligned}$$
* 括號 `()`
在C++中，一樣可以使用括號來標示優先計算的部分，且都是使用小括號`()`。
```cpp
cout << (1 + 2) * 3 << endl; //輸出9
cout << 2 * ((1 + 2) * 3 + 2) << endl; //輸出22
```
**3. 比較運算子**
在比較運算中只會有` true `或 `false` 兩種結果。
* `<`小於、`>`大於
* `<=`小於等於、`>=`大於等於
* `==` 相等 、 `!=` 不相等
（相等是`==`，而`=`是指定運算子，意義跟用途都不同，要小心不要搞混。）
**4. 邏輯運算子**
在邏輯運算中只會有 `true` 或 `false` 兩種結果。
* **邏輯AND** **`&&`**
A、B皆為 `true` 時， `A && B ` 為`true`，
否則 `A && B` 為 `false`。
| **A && B** | B : true | B : false |
| ---------- | -------- | --------- |
| **A : true** | true | false |
| **A : false** | false | false |
* **邏輯OR** **`||`**
A、B其中一個為`true`時，`A||B`為`true`，兩者皆為`false`時為`false`。
| **A \|\| B** | **B : true** | **B : false** |
| ---------- | -------- | --------- |
| **A : true** | true | true |
| **A : false** | true | false |
* **邏輯NOT** **`!`**
A為`true`時，`!A`為`false`，A為`false`時，`!A`為`true`。
| **!A** | A : true | A : false |
| ------ | -------- | --- |
| **result** | false | true |
---
### 強制型別轉換
強制型別轉換是在程式運算過程中，對型別做強制的轉換。
轉換格式：
```
(轉換型別) 變數;
(轉換型別) 數值;
```
例如要將數字轉為字元的編號：
```cpp=
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
```
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### 選擇結構
選擇結構在C++ 中用於判斷條件並決定要執行哪些程式，C++使用`if`、`else`和`else if`作為選擇結構的語法，接下來會一個一個介紹它們的用法。
#### if
`if`的使用格式如下：
```
if(判斷條件){
判斷條件成立時執行的程式;
}
```
`if`後的小括號用於放判斷式，如果判斷式運算結果為`true`，就會執行大括號內的程式碼。要注意大括號後不需要加分號。
以下是一個用於判斷你輸入的數是否大於100的程式，如果大於100，將輸出「x大於100」：
```cpp=
int x;
cin >> x;
if(x > 100){
cout << x << "大於100" << endl;
}
```
#### else
若在**if**判斷為`false`，就可能會需要處理條件不成立的狀況，這時就會用到`else`。`else`需要接在`if`或`else if`後，`else if`會在後面提到。
以下是`else`的用法：
```
if(判斷條件){
判斷條件成立時執行的程式;
}else{
判斷條件不成立時執行的程式;
}
```
以下是一個用於判斷輸入的數是否大於100的程式。如果大於100，將輸出「x大於100」；否則輸出「x小於等於100」：
```cpp=
int x;
cin >> x;
if(x > 100){
cout << x << "大於100" << endl;
}else{
cout << x << "小於等於100" << endl;
}
```
#### else if
當你需要多個選擇時，你可以使用`else if`來達成，`else if`可以接在`if`或`else if`後面，以下是`else if`的用法：
```
if(判斷條件1){
判斷條件1成立時執行的程式;
}else if(判斷條件2){
判斷條件2成立時執行的程式;
}
else{
判斷條件2不成立時執行的程式;
}
```
要特別注意的是，在整個選擇結構中，如果在其中一項成立，它就會跳過結構中後面的部分。
以下是一個用於判斷輸入的數是否大於100的程式。如果x大於100，將輸出「x大於100」；如果x等於100，則輸出「x等於100」；否則輸出「x小於100」：
```cpp=
int x;
cin >> x;
if(x > 100){
cout << x << "大於100" << endl;
}else if(x == 100){
cout << x << "等於100" << endl;
}else{
cout << x << "小於100" << endl;
}
```
### 迴圈
當你需要重複執行一樣的程式時，可以使用迴圈反覆執行相同的程式。在C++中，迴圈分為兩種：`for`迴圈和`while`迴圈。
#### for
`for`迴圈通常用在需要重複的次數已知時使用，它的格式如下：
```
for(一開始要執行的動作; 迴圈執行條件; 每次迴圈跑完後要執行的動作){
迴圈內的程式;
}
```
在for迴圈的大括號後不需要加分號。
比較常見的程式寫法如下：
```cpp
for(int i = 0; i < 執行次數; i++){
//迴圈的內容
}
```
以下是一個可以輸出0 ~ n - 1的程式：
```cpp=
int n;
cin >> n;
for(int i = 0; i < n; i++){
cout << i << ' ';
}
cout << endl;
```
#### while
`while`迴圈的結構比`for`迴圈簡單，只需要一個迴圈執行條件，格式如下：
```cpp
while(判斷條件){
迴圈內的程式;
}
```
這是一個計算輸入數字是幾位數的程式：
```cpp=
int x;
cin >> x;
int cnt = 0;
while(x > 0){
cnt++;
x = x / 10;
}
cout << cnt << endl;
```
`while`迴圈還有另一種寫法，是使用`do-while`。
```cpp=
do{
迴圈內容
}while(執行條件);
```
它跟`while`迴圈不同的地方是，`while`迴圈會在一開始就檢查是否執行迴圈，而`do-while`則是先執行過第一次之後再判斷是否繼續執行迴圈。還有要注意在`do-while`的大括號後需要加上分號，`while`迴圈則不用。
#### break
`break`是迴圈的一個特別的指令，只能在迴圈內使用。當執行到`break`時，電腦會直接結束break所屬的迴圈。
以下是一個輸入數字n，輸出$0 \sim n-1$的程式:
```cpp=
int n;
cin >> n;
int now = 0;
while(true){
if(now >= n)
break;
cout << now++ << ' ';
}
```
#### continue
`continue`也是迴圈的指令，當執行到`continue`時他會跳過迴圈剩下的部分，直接回到判斷迴圈條件的步驟。
以下是一個輸入數字n，輸出0 ~ n - 1的偶數的程式:
```cpp=
int n;
cin >> n;
for(int i = 0; i < n; i++){
if(i % 2 == 1)
continue;
cout << i << '\n';
}
```
### 陣列
陣列是多個相同資料型別的變數所組成的，陣列中的每個元素都是一個變數。它的宣告格式如下：
```cpp
變數型別 陣列名稱[陣列大小]; //陣列大小須為正整數
```
當要使用時，用中括號`［］`加上索引值```陣列名稱[索引值]```來表示陣列的某個變數。要特別注意的是，陣列的第一個位置索引值是0，以下是一些簡單的操作方式：
```cpp=
int a[5];
a[0] = 1;
a[1] = 2;
a[2] = 3;
a[3] = 4;
a[4] = 5;
```
### 陣列和迴圈
陣列經常搭配迴圈一起使用，以下是一個簡單的程式：
```cpp=
int a[10];
for(int i = 0; i < 10; i++){
cin >> a[i];
}
```
### 將陣列排序
C++中有可使用的函數``std::sort()``，能將陣列由小排到大(預設)，使用時傳入陣列開始的指標和陣列最後的下一位指標
```cpp=
int a[10];
for(int i=0;i<10;i++) cin>>a[i];
sort(a,a+10);
// a+9是陣列最後的位置，a+10則是最後一位的下一位
```
也可傳入第三個參數，傳入一比較布林函數，函數需實現三個功能，接受兩個和陣列型別相同的變數作為參數傳入，回傳True表示目前位置不需要交換，反之交換
```cpp=
bool comp(int a,int b){ //a表示位置在前數值，b則表示後者(不一定要取a和b)
return a<b; //如果a<b則回傳1，表示a在前b在後不需要交換
}
int a[10];
for(int i=0;i<10;i++) cin>>a[i];
sort(a,a+10,comp);
```
---
### 題目:
- 基礎輸入輸出
- if-else
[cchs judge a563](https://judge.cchs.chc.edu.tw/ShowProblem?problemid=a563)
[cchs judge a564](https://judge.cchs.chc.edu.tw/ShowProblem?problemid=a564)
[cchs judge a565](https://judge.cchs.chc.edu.tw/ShowProblem?problemid=a565)
- 迴圈
[ABC256A](https://atcoder.jp/contests/abc256/tasks/abc256_a)
[ABC281A](https://atcoder.jp/contests/abc281/tasks/abc281_a)
[ABC365B](https://atcoder.jp/contests/abc365/tasks/abc365_b)
[ABC339C](https://atcoder.jp/contests/abc339/tasks/abc339_c)
- 陣列
[ABC396A](https://atcoder.jp/contests/abc396/tasks/abc396_a)
[CF2103A](https://codeforces.com/contest/2103/problem/A)
[cchs judge a545](https://judge.cchs.chc.edu.tw/ShowProblem?problemid=a545)
- 排序
[ABC360C](https://atcoder.jp/contests/abc360/tasks/abc360_c)
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