C++基礎語法I

{%hackmd @hipp0\Hippotumuxthem %} <style> .text-center{ text-align: center; //文字置中 } .text-left{ text-align: left; //文字靠左 } .text-right{ text-align: right; //文字靠右 } </style> <style> .reveal .slides { text-align: left; font-size:30px; } </style> # C++ 基礎I --- ## 編譯器選擇 - C++ online GDB - repl.it - else (VScode) --- <h2 style='color:#C4C400'> 一個完整的程式碼 </h2> ![截圖 2024-03-07 下午1.09.48](https://hackmd.io/_uploads/By0H36UTT.png) ---- <h2 style='color:#C4C400'> 一個完整的程式碼 </h2> - 標頭檔 - 主函式 - 記得每一段後面記得要分號 ; ---- <h2 style='color:#C4C400'> using namespace std </h2> ![截圖 2024-03-07 下午1.13.12](https://hackmd.io/_uploads/rkQG6aUTT.png) --- <h2 style='color:#C4C400'> 變數的宣告與指派</h2> ---- ### 變數宣告： ```cpp= int a = 100; long long b = 200000000000; char c = 'a'; double d = 2.564; string e = "ABC"; bool ck = 0; //false ``` ---- ## 常見資料型態： ---- ### int： - 整數型態 - 4Byte 可以存放 -2^31 ~ 2^31-1 - 超過會出現無法預期的結果 - 量級$10^9$ ---- ### long long: - 長整數型態 - 8Byte 可以存放 -2^63 ~ 2^63-1 - 運算速度小於int - 量級$10^{18}$ - 記得要看清楚題目資料範圍！ ---- ### double: - double： - 雙倍精確度浮點數 - double的精度為15~16位 - 會有誤差 - 不使用float - 題目很少有浮點數運算 ---- ### char： - 字元型態 - 字元以兩個單冒號括住，像是’a’ - 可以用int型態表示，為ASCII碼，例如’a’ = 97 ---- ### string： - 字串型態 - 很多個字元串在一起，以雙冒號括住，例如 “I am Hippo” - 和char[]語法不太一樣，不過string方便很多。 ---- ### bool： - 布林型態 - 僅表示 true(1) 和 false(0) - 常用來判斷某些情況是否用過了。 ---- ### 不常用和注意事項： - float因為準確度太低，誤差太大，不適合在寫題目使用。 - 需要一開始就定義變數的型態，才能給值。 - 若宣告時未指派值，變數的值不一定是 0，可能是任何數。 ---- ### 指派在程式語言的世界中 = 這個符號有著不同的意思。它代表著的，並非我們日常生活中的等於，而是指派。 ---- 所以，如果我們寫下列的程式碼，意思為 a定義為整數型態，並且給他一個值為3 ```cpp= int a; a = 3; // a你現在被我指派為3了!! ``` ---- 同樣的，以下的程式碼也是合法的，和我們理解的 = 不同，現實中的相等是用==表示 ```cpp= int a = 1234; a = 1986; a = 4060; ``` ---- 逼瘋數學人 ```cpp= int a = 3; a = a + 1; // ????? ``` ---- ### 型態互轉某些型態是可以互相轉換的，例如 ```cpp= int a = 3; long long b = 5; double c = 7.321; a = c; b = c; c = a; ``` 不過要注意的是，當浮點數轉為int時候，小數點會全部捨去。 --- <h2 style='color:#C4C400'> 輸入輸出 </h2> ---- ### 輸入cin ```cpp= int x; cin >> x; ``` 那如果我輸入123abc，x會存放什麼，答案是123 cin一個整數時，程式會一直讀取直到下一個位置的字元不是數字為止！ ---- ### 多輸入假設我們想輸入 1 2 3 4 5 每個都用空格隔開 ```cpp= int a, b, c, d, e; cin >> a >> b >> c >> d >> e; ``` ---- ### 輸出cout 運作(輸出的東西，若為文字，用 “” 包起來) ```cpp= int x; cin >> x; cout << " x值為 : " << x << endl; ``` 題目正常行尾要輸出換行字元 ’\n’ 或者打 endl 來換行 $務必注意cin，cout 的箭頭方向$ ---- ## 四則運算 ```cpp= #include <bits/stdc++.h> using namespace std; int main(void){ int a ,b; cin >> a >> b; cout << "加法:" << a + b << '\n'; cout << "減法:" << a - b << '\n'; cout << "乘法:" << a * b << '\n'; cout << "除法:" << a / b << '\n'; cout << "取餘:" << a % b << '\n'; } ``` ---- ### 常用 - $+$ 加法 - $-$ 減法 - $*$ 乘法 - $/$ 除法 - % 取餘數 ---- ### 運算後指派 ```cpp= a += 5; // a = a + 5 b -= 2; // b = b - 2 c *= 3; // c = c * 3 d /= 4; // d = d / 4 a += b; // a = a + b ``` ---- ### 針對 a = a + 1 , a = a - 1 ，有下列寫法 ```cpp= int a = 1; ++a; // a = a + 1 --a; // a = a - 1 a++; // a = a + 1 a--; // a = a - 1 ``` ---- ### 不同之處 - a++ 會做完事情在+1，++a會先+1在做事情 ```cpp= int main() { int A = 2; int B = 2; int C = A++; int D = ++B; cout << "C = " << C << ",D = " << D << '\n'; return 0; } ``` --- <h2 style='color:#C4C400'> 條件判斷與基礎邏輯 </h2> ---- ### 格式 ```cpp= if (條件) { 做事情; }else if(條件){ 做事情; }else if(條件){//可以做很多次else if 做事情; }else{ 做事情; } ``` ---- ### 舉個例子 ```cpp= #include <iostream> using namespace std; int main(void){ int a, b; cin >> a >> b; if(a > b){ cout << "a比較大" << '\n'; }else if(a < b){ cout << "b比較大" << '\n'; }else{ cout << "ab一樣大" << '\n'; } } ``` ---- ### 注意事項特別需要注意的有以下幾點： - 條件由小括弧包含住 - 滿足條件後要做的事情由大括號包含住 - 若滿足條件後要做的事情只有一句(以分號為界)，可不包大括弧 - if 可單獨存在，也就是說，就算沒有後面的 else if 跟 else ，也是合法的 - if 可多層套疊 ---- ### 基礎邏輯 | 基礎邏輯 | 意思 | 例子 | | -------- | -------- | -------- | | > | 大於 | a > 3 | | < | 小於 | a < 3 | | == | 等於 | a == 3 | | != | 不等於 | a != 3 | | >= | 大於等於 | a >= 3 | | <= | 小於等於 | a <= 3 | ---- | 基礎邏輯 | 意思 | 例子 | | -------- | -------- | -------- | | && | 且 | a > 3 && a != 5 | | \|\| | 或 | a > 3 \|\| a == 0 | | ! | 否 | !(a>3) | ---- ### 注意事項 - 特別注意並沒有 3 < a < 5 這種寫法，需要用 3 < a && a < 5 才行，危險的地方是，這個程式碼並不會導致編譯錯誤 - 多個判斷有前後順序，由前往後，在陣列中很常用來判斷邊界問題。 - 記住!! 等於是 == 而且寫成a=3編譯也不會出錯，然後debug半天才看到，會很想罵髒話 ---- ## 練習 A001 A002 A003 網址：[ncuma-oj.math.ncu.edu.tw](https://ncuma-oj.math.ncu.edu.tw) ---- ### 三元運算子什麼是三元運算子(ternary operator)，簡單說它是 if … else … 的精簡版。 ```cpp= 條件式 ? 條件式為true時執行的陳述句 : 條件式為false時執行的陳述句 ``` ---- 上面語法看不懂也沒關係一般寫 if … else … 的例子如下： ```cpp= int ret, a = 10, b = 11; bool state = true; if (state) ret = a; else ret = b; cout << ret << '\n'; ``` ---- 用三元運算子可以寫成 ```cpp= 條件式 ? 條件式為true時執行的陳述句 : 條件式為false時執行的陳述句 ``` ```cpp= int ret, a = 10, b = 11; bool state = true; ret = state ? a : b; cout << ret << '\n'; ``` --- <h2 style='color:#C4C400'> 進階運算 </h2> ---- ### 浮點數誤差 - 因為電腦是離散的結構，所以在使用double進行加加減減多少會產生一些誤差。 - 此時我們就不以==來判斷是否相等，取而代之的是，我們只需判斷他們之間差的絕對值是否小於特定值，我們稱這個值為epsilon。 ---- 另外，在程式中可以使用1e5,1e6…這種用法，簡單說就是10的X次方，所以我們在定義epsilon可以不用定義的那麼長。例如double eps = 0.000000001; 等價於 eps = 1e-9; ```cpp= double a, b; double eps = 1e-9; cin >> a >> b >> c; if(a > b && a-b < eps) cout << "Equal" << '\n'; else if(a < b && b-a < eps) cout << "Equal" << '\n'; else cout << "not Equal" << '\n'; ``` ---- ### 字元運算 - 在提到char字元的時候，有說到每個字元會對應到一個[ASCII碼 - 詳情點進去看](http://kevin.hwai.edu.tw/~kevin/material/JAVA/Sample2016/ASCII.htm) - 所以字元在進行運算的時候，會將其視為ASCII碼! 例如 'a'+10 其實就是 97+10 對應過去的字元也就是'k'; - 請注意 A’～’Z’以及’a’～’z’以及’0’～’9’，在ASCII table的位置是連續的，但這三者之間並非連續的，'A' 是 65 , 'a' 是 97 , '0' 是48 ---- ### <a style = "color:purple"> "大寫轉小寫" </a> - 因為’a’ 和 ‘A’ 差距是 97-65 = 32 ; 不知道也沒關係可以利用型態互轉來計算 - 我們只要大寫字母 + 差距就會是小寫，反之就減回去。 ```cpp= char c; cin >> c; c += 'a' - 'A'; // c = c + ('a' - 'A'); cout << c ; ``` ---- ### 字元比較 - 字元的比較以ASCII碼來比。例如 ‘a’ > ‘A’ , ‘A’ > ‘0’ - 也可以拿來判斷位元是否在裡面，像是判斷字元是不是小寫 ```cpp= char c; cin >> c; if(c >= 'a' && c <= 'z') cout << "c 是小寫" << '\n'; else cout << "C 不是小寫" << '\n'; ``` ---- ### 位元運算電腦以二進位 0 和 1 儲存，有以下幾種位元運算 | | 意思 | 例如 | |:--------:|:--------------------------------- |:----------------------:| | & | 且(and)，同1為1，其餘為0 | 100 & 101 = 100 | | \| | 或(or)，其1為1，其餘為0 | 100 \| 101 = 101 | | ^ | 互斥(xor)，其1為1，同1為0，同0為0 | 100 ^ 101 = 001 | | ~ | 非(not)，把1換0，把0換1 | ~ 100 = 011 | ---- ### 左右移 | | 意思 | 例如 | |:--------:|:--------------------------------- |:----------------------:| | << | 左移(將一個變數向左移動並且補0) | 101 << 1 = 1010 | | >> | 右移(將一個變數向右移動並且捨去) | 101 >> 1 = 10 | ---- ### <a style = "color:purple"> "大寫轉小寫" </a> 如果利用xor的性質，是不是就剛好可以讓大小轉小寫，小寫轉大寫了呢？ ```cpp= char c; cin >> c; c = c ^ 32; cout << c << '\n'; ``` ---- ### <a style = "color:purple">"乘$2^n$" 除$2^n$</a> - 利用二進位的特性，假設二進位數字1010 乘2的時候，會變成10100，是不是就剛好向左移動了一位。 - 反之就是除法，所以我們可以這樣寫 ```cpp= int a; cin >> a; cout << "a * 2 = " << (a << 1) << '\n'; cout << "a / 2 = " << (a >> 1) << '\n'; ``` - 請注意，因為cout cin的箭頭和左移右移一樣，所以需要括起來，以免出錯。 ---- ### <a style = "color:purple"> "是否為奇數" </a> 我們在判斷一個數字是否為奇數很顯然會這樣寫 ```cpp= int a; cin >> a; if (a % 2 == 1) cout << "是奇數" << '\n'; else cout << "不是奇數" << '\n'; ``` ---- 但我們可以利用 true 為 1, false 為 0 的特性，搭配 & 且 (and)。如果是奇數的話2進位的最右端一定是1，所以&1的結果就會是 1 (true) ```cpp= int a; cin >> a; if (a&1) cout << "是奇數" << '\n'; else cout << "不是奇數" << '\n'; ``` ---- ### 這樣有什麼好處？感覺變得好難理解？理由是使用後者的話可以加速約600%的效率有興趣可以看這篇[利用位元運算加速運算效率](http://chuiwenchiu.wordpress.com/2007/05/11/as3) --- <h2 style='color:#C4C400'> 迴圈 </h2> ---- 當我們需要重複做同一件事很多次，總不能一個一個全部寫出來，如果要重複1000千次，那是不是程式碼就要幾千行，影響了可讀性，所以便會使用迴圈，而迴圈有下列的用法。 ---- ### for 最常用的迴圈，如下： ```cpp= for (int i = 0 ; i < 100 ; i++){ cout << i << '\n' ; // do things } ``` ---- ```cpp= for ( 1 ; 2 ; 3 ){ do things } ``` for迴圈有四件事要做 1. 在第一個在分號前，代表程式執行到迴圈時，第一件會做的事情，像是我宣告了一個 i = 0 2. 在第二個分號前，代表程式進行的條件，如果不滿足，便會離開這個迴圈，像是範例中，只要 i < 100 就會繼續。 3. 執行for迴圈內文，像是我輸出 i 的值 4. 在第二個分號後，代表每次執行迴圈一次後，程式會做的事，像是我讓i的值+1 ---- ### string 記得要加標頭檔 ```cpp= #include <string> ``` ---- ### string 基本操作字串長度 : 變數名稱.length() ```cpp= string a; cin >> a; cout << a << "長度=" << a.length() << '\n'; ``` ---- ### string 使用 for迴圈遍歷在處理字串的時候很長需要一個一個字元來判斷，此時就會用到 length()，舉個簡單例子。 ```cpp= string a; cin >> a; for (int i = 0 ; i < a.length() ; i++) { if (a[i] >= '0' && a[i] <= '9') cout << "number" << '\n'; else if (a[i] >= 'a' && a[i] <= 'z') cout << "小寫" << '\n'; else if (a[i] >= 'A' && a[i] <= 'Z') cout << "大寫" << '\n'; else cout << "其他" << '\n'; } ``` ---- ## 練習 A004 A005 網址：[ncuma-oj.math.ncu.edu.tw](https://ncuma-oj.math.ncu.edu.tw)

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