C++实例教学-------基础知识
#include<iostream.h>
void main()
{
cout<<"Let's learn to write a C++ Program.";
cin.get();
}
此程序由6行组成，
1)第1行为注释，程序的每行如出现符号" // "，则其右的所有符号为注释。注释是帮助阅读程序的说明，与该程序运行没有关系。在程序被编译时，注释被当作空格处理。此行指出本程序以文件"program 1_1.cpp"存储。
2)第二行#include是一条编译预处理指令，它告诉编译系统在编译本程序时把系统提供的头文件iostream.h的内容插入到第二行的位置，它在程序中的作用与第5行的输出语句有关。
3)第3~6行是程序的主体，由一个主函数组成。其中main是主函数名，第一个void指出该函数无返回值。括号()表示函数，括号内为函数的参数表，但此函数无参数，故用void表示，它与空括号的效果相同。
第4~6行称为函数体，用{ }括起来。函数体内可以包含任意多行语句。
第5行是本程序中唯一要执行的任务：向屏幕输出(显示)一字符串。
cout是一个标准输出文件名，这里表示屏幕。符号“<<”是运算符，它指示计算机把其右端用双引括起来的字符串输送到cout文件即屏幕。由于cout和<<的说明都在系统提供的头文件iostream.h中，因此，凡是程序中需要使用cout、<<等标准输入输出功能时，第二行包含的指令#include必须列出。
4) cin.get()表示按任意键继续。
5)此程序的执行结果为在屏幕上显示：
Let's learn to write a C++ Program.
1.1.2 求两个数的和
程序如下：
// program 1_2.cpp
#include<iostream.h>
void main()
{
int a,b,sum; // 定义了三个整型变量
a=43; // 把整数常量赋给变量a
b=37;
sum=a+b; // a与b相加的和赋给变量sum
cout<<"The sum is"<<sum;
cout<<endl; // endl 是回车换行的作用
}
程序运行结果如下：
This sum is 80
1.1.3 计算圆面积
程序代码如下： // program 1_3.cpp
#include<iostream.h>
void main()
{
const float pai=3.14; // 用const 说明了一个float型常量pai,m由于pai是常量，所以在 // 程序中这个值不会被改变
float radius; // 说明了一个float型变量radius，用于存放半径值
cout<<"Enter radius: ";
cin>>radius; // cin 为iosream.h中说明的文件，作用为接收键盘输入。如此 // 时从键盘输入一个数2.5,就把输入的这个值送入变量radius.
float area=pai*radius*radius; // 说明了一个float型常量area，用于存放计算后的面积
cout<<"\n The area of circle is : ";
cout<<area<<endl; // 输出面积
}
程序运行结果如下：
Enter radius: 2.5
The area of circle is 19.625
说明：这个程序相对于progam 1_2有一个明显的优点，就是它的输入数据不必在编程时确定，而是在运行时由操作者直接从键盘输入。
上面的程序称为简单程序。直观上看，它们都很短，进一步分析发现它们有两个特点：
1)程序要做的事情是由程序员在编程时就安排好了的，是固定不变的。
2)程序要做几个动作也是由程序员在编程时安排好的，程序实际上是一个简单的命令序列。
下面的程序有了“判断”的能力。此程序用于温度值(攝氏与华氏温度)的换算，输入温度值并指出该值是攝氏(C)还是华氏(F)温度，然后程序根据不同的输入(攝氏或华氏)进行不同的换算。
2.1 按条件进行判断
// program 2_1.cpp
#include<iostream.h>
void main()
{
float t,tc,tf;
char corf;
const float fac=1.8,inc=32;
cout<<"Enter temperature: ";
cin>>t; // 输入温度值
cin>>corf; // 指出是攝氏(C)或华氏(F)
if(corf=='c'corf=='C')
{
tc=t;
tf=t*fac+inc;
}
else
if(corf=='F'corf=='f')
{
tf=t;
tc=(t-inc)/fac;
}
else tc=tf=0.0;
cout<<endl<<"The temperature is: ";
cout<<tc<<"C="<<tf<<"F\n";
}
程序运行结果如下：
Enter temperature: 40.2C
The temperature is 40.2C=104.36F
下面是使用switch(开关)语句的程序。switch提供了多分支选择的方法。
5.2 简单的计算器程序
这个程序完成的功能是：输入两个数，然后输入运算符，在屏幕上显示运算结果。
// program 2_2.cpp
程序运行结果如下：
#include<iostream.h>
void main()
{
int x,y;
char op;
cout<<"first integer: ";
cin>>x;
cout<<endl<<"Second integer: ";
cin>>y;
cout<<endl<<"operator(+,-,*,/,%): ";
cin>>op;
switch(op) // switch 开关分支语句从这里开始，根据表达式的值分支
{
case '+': // 如果 op=='+'
cout<<endl<<x<<"+"<<y<<"="<<x+y;
break; // 执行完毕，退出switch分支。下面的break语句的作用相同
case '-': // 如果op=='-'
cout<<endl<<x<<"-"<<y<<"="<<x-y;
break;
case '*': // 如果op=='*'
cout<<endl<<x<<"*"<<y<<"="<<x*y;
break;
case '/': // 如果op=='/'
cout<<endl<<x<<"/"<<y<<"="<<x/y;
break;
case '%': // 如果op=='%'
cout<<endl<<x<<"%"<<y<<"="<<x%y;
break;
default:
cout<<endl<<"Wrong!";
}
}
程序运行结果如下：
first integer: 12
second integer: 7
operator(+,-,*,/,%): *
12*7 = 84
上面的这个程序可以由用户任意输入两个整数及运算符，完成指定的运算，但是它的不便之处是当有多次运算要进行时，每算完一次必须重新启动程序。下面的程序使用循环控制语句，使得程序可以进行多次运算。 // program 2_5.cpp
#include<iostream.h>
void main()
{
int x,y,quit=1;
char op,cont;
while(quit) // whiel 循环语句，括号里面是一个表达式，称为控制表达式。当这个表
{ // 达式的值为1时继续循环体内的代码。从这个大括号开始，进入循环体。
cin>>x;
cin>>y;
cin>>op;
switch(op)
{
case '+':
cout<<endl<<x<<"+"<<y<<"="<<x+y;
break;
case '-':
cout<<endl<<x<<"-"<<y<<"="<<x-y;
break;
case '*':
cout<<endl<<x<<"*"<<y<<"="<<x*y;
break;
case '/':
if(y==0) cout<<endl<<"Overflow!"; // 判断y是否为0，避免除0错误。
else
cout<<endl<<x<<"/"<<y<<"="<<x/y;
break;
case '%':
if(y==0) cout<<endl<<"Overflow!"; // 判断y是否为0，避免除0错误。
else cout<<endl<<x<<"%"<<y<<"="<<x%y;
break;
default:
cout<<endl<<"Wrong!";
break;
}
cout<<endl<<"Do you want to continue?(y or n)";
cin>>cont;
if(cont=='n') quit=0; // 当操作者输入字符'n'时，由于quit被赋值0。 // 当再次检测while表达式时，由于quit为0，所以退出while循环。
}
}
2.3 计算e的值和求素数
e是自然对数的底，它和π一样是数学中最常用的无理数常量。其近似值的计算公式为：
e=1+1/1!+1/2!+1/3!+...+1/(n-1)!+r
当n充分大时，这个公式可以计算任意精度e的近似值。为了保证误差r<ε，只需1/(n-1)! ( > r) <ε
程序代码如下：
// program 2_4.cpp
#include<iostream.h>
void main()
{
const double eps=0.1e-10;
int n=1;
float e=1.0,r=1.0;
do // 开始do循环。循环条件由后面的while中的表达式值确定。
{
e+=r;
n++;
r/=n;
}
while(r>eps);
cout<<"The approximate Value of natural logarithm base is: ";
cout<<e<<endl;
}
程序运行结果如下：
The approximate Value of natural logarithm base is: 2.71828
说明：
上面这个程序中使用了do循环，它是循环控制中的一种。循环控制条件放在后面的while表达式中。
下面的程序用来求出1000以内的全部素数。
// program 2_5.cpp
#include<iostream.h>
void main()
{
const int m=1000;
int i,j,isprime;
for(i=2;i<=m;i++) // 这里用到了for循环控制语句。for循环语句有三个表达式
{ // 第一个表达式赋给变量初值，第二个表达式为循环控制条件， // 第三个表达式为循环变量改变其值
isprime=1;
for(j=i-1;j>1;j--)
if(i%j==0)isprime=0;
if(isprime)cout<<i<<',';
if(i%30==0)cout<<endl;
}
}
1)当m值比较大时，这个程序计算量是比较大的，事实上这是用来求出小于m的所有素数的最简单也是最笨的算法。
一种办法是作下面的改进：
把 for(j=i-1;j>1;j--)改为：
int i1=int(sqrt(i));
for(j=i1;j>1;j--)
为了确定整数i是不是素数，不需要用2,3，。。。，i-1来除它，只需用2,3，。。。，sqrt(i)试除就可以了。
这里sqrt(i)是标准函数，功能是计算平方根，而int()则是把浮点值围 化为整型值。
另一种算法是埃拉脱散(Eratosthenes)筛法，将在以后介绍。
3.1 统计学生成绩
已知n个学生的注册号和成绩，计算他们的平均成绩，并列出成绩最好的前t名学生的注册号和分数。
程序代码如下：
// program 3_1.cpp
#include<iostream.h>
void main()
{
const int n=3;
const int t=n;
int index[n]; // 存放注册号
float score[n]; // 存放成绩
for(int i=0;i<n;i++)
cin>>index[i]>>score[i]; // 从键盘输入数据
float sum=0;
for(i=0;i<n;i++)
sum+=score[i]; // 计算分数总和
cout.precision(2); // 设置输出精度
cout<<endl<<"Average score:"<<sum/n;
cout.width(28); // 输出精度
cout<<endl<<" register number score";
for(i=0;i<t;i++) // 选取前t名分数最高的学生，输出其注册号和成绩
{
float s=score[i];
int j1=i;
for(int j=i+1;j<n;j++)
if(s<score[j])
{
s=score[j];
j1=j;
}
if(j1>i)
{
score[j1]=score[i];
score[i]=s;
j=index[j1];
index[j1]=index[i];
index[i]=j;
}
cout.width(4); // 输出序号，注册号和分数
cout<<endl<<i+1;
cout.width(11); // 设置宽度
cout<<index[i];
cout.width(16);
cout.precision(2); // 设置输出精度
cout<<score[i];
}
cout<<endl;
}
程序运行结果如下：
cout.precision(2)是一个函数调用语句，函数名是precision。cout说明此函数是一个标准类的一个标准对象cout的函数。所“标准”，即它们所涉及的流(stream)类和对象cout都是由系统已经义好了的。其说明可以在头文件iostream.h中找到。函数precision要求一个int型参数，该参数指出在后面输出的浮点数的精度取到小数点后的多少位。
cout.width()是另一个函数的用法。width决定了其后数据输出的宽度。
3.2 输出三角函数表
输出人0~90度之间每隔15度的正弦、余弦、正切函数值。
程序代码如下：
// program 3_2.cpp
#include<iostream.h>
#include<math.h>
void main()
{
const float pai=3.1416f;
const int interval=15;
cout.width(10);
cout<<"Angle x";
cout.width(10);
cout<<"sin(x)";
cout.width(10);
cout<<"cos(x)";
cout.width(10);
cout<<"tan(x)";
float arc;
cout.precision(4);
for(int doa=0;doa<=90;doa+=interval)
{
arc=pai*doa/180;
cout<<endl;
cout.width(10);
cout<<doa;
cout.width(10);
cout<<sin(arc);
cout.width(10);
cout<<cos(arc);
cout.width(10);
if(doa==90) cout<<"-";
else cout<<tan(arc);
}
cout<<endl;
} 程序运行结果如下：
说明：
1)本程序中使用了系统提供的标准库函数sin(),cos(),tan()，它们都在头文件math.h中说明。因此在3行包含了此文件。
2)由于当doa=90时，其正切函数趋于无穷大，故对它有特殊的处理，否则如按正弦、余弦一样输出，当doa变到90时，运行将可能溢出或打印一个超界的大数。
3.3 Eratosthenes 筛法求素数
在2_3节给出了一个求在一个范围内的全部素数的程序。下面给出的程序其算法比原来的好。
program3_5是对2~1000的所有素数进行检测，用小于该数的数试验，如果都不能除尽，就找到了一个素数。本节的程序也是用来求1000以内的所有素数，但其思想简单而巧妙。它是把2~1000所有的整数放到一起，首先把2保留，把2的所有素数从中去掉，再保留3，同时删去所有3的倍数，下一个数是5,7...。好象是一把筛子，把不需要的数逐步筛去，留下的正是所求的数。
程序代码如下：
// program 3_4.cpp
#include<iostream.h>
#include<iomanip.h>
void main()
{
const int n=1000;
int i=1,j,count=0,sieve[n+1];
for(j=1;j<n;j++)sieve[j]=j; // 把1~n存入sieve[n]
while(i<n+1) // 从while循环开始完成全部素数的产生和输出。
{
while(sieve[i]==1) i++; // 跳过值为1的分量，表示下一个分量必为一素数
cout<<setw(4)<<sieve[i]; // setw(4)设置以宽度为4的格式输出数据。setw(4) // 等价于cout.width(4)
count++;
if(count%15==0)cout<<endl;
for(j=i;j<n+1;j+=i)
sieve[j]=1;
}
}
在本节以前给出的程序都是由一个函数组成的，实际上，一个真正的C++程序几乎都包含若干个由用户自定义的函数。
在下面的几个程序实例中，都调用了由用户定义的函数。
4.1 三次方程求根
按照Cardan公式，计算三次方程x3+px+q=0的一个实根的公式为：
在计算实根xr的程序中，把计算一个浮点数的立方根的程序作为一个用户定义的函数，而在主程序中两次调用这个函数。
程序代码如下：
// program 4_1
#include<iostream.h>
#include<math.h>
float cuberoot(float); // 自定义函数的原型
void main()
{
float p,q,xr;
cout<<"Input paramerters p,q:";
cin>>p>>q;
float a=sqrt(q/2*q/2+p/3*p/3*p/3);
xr=cuberoot(-q/2+a)+cuberoot(-q/2-a); // 调用cuberoot函数
cout<<endl<<"The real root of the equation is "<<xr;
}
float cuberoot(float x) // 自定义函数代码从这里开始
{
float root,croot;
const float eps=1e-6;
croot=x;
do
{
root=croot;
croot=(2*root+x/(root*root))/3;
}
while(abs(croot-root)>eps);
return croot;
}
4.2 四元排序程序
对于任意的四个整数，经过处理，令其按从大到小的顺序排序。 // program 4_2.cpp
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