Основы языка Си/Си++

ЭЛЕМЕНТЫ ЯЗЫКА СИ++
Алфавит
латинские буквы (A-Z, a-z)
цифры 0-9
специальные символы ( , % ! . и другие
Замечание 1 : в комментариях, строках и символьных константах могут использоваться и другие символы (например, русские буквы).
Замечание 2: комбинации некоторых символов, не разделен-ных пробелами, интерпретируются как один значимый символ.
++, --, += и т.д.
Ограничители комментариев
/* Это комментарий языка Си */
// Это строчный комментарий Си++

ЭЛЕМЕНТЫ ЯЗЫКА СИ++
Из символов алфавита формируются лексемы – единицы текста программы, которые при компиляции воспринимаются как единое целое и не могут быть разделены на более мелкие элементы
Виды лексем:
идентификаторы (последовательность букв, цифр, символов подчеркивания, начинающаяся с буквы или символа подчеркивания. Прописные и строчные буквы различаются)
служебные (ключевые)слова (это идентификаторы, назначение которых однозначно определено в языке)
константы
знаки операций
разделители

ТИПЫ ДАННЫХ ЯЗЫКА СИ++
В языке СИ++ имеется 4 базовых арифметических типа и 2 модификатора (знака и длины)

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ДАННЫХ ЯЗЫКА СИ++

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ДАННЫХ ЯЗЫКА СИ++
Замечания по типам данных:
если не указан базовый тип, то по умолчанию это int
если не указан модификатор знаков, то по умолчанию signed
с базовым типом float модификаторы не употребляются
модификатор short применяется только к базовому типу int
в СИ и СИ++ величины типа char могут рассматриваться в программе и как символы, и как целые числа, в зависимости от контекста
среди базовых типов нет логического типа данных
в последние версии СИ++ добавлен отдельный логический тип bool

ПЕРЕМЕННЫЕ. ОПИСАНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ В СИ И СИ++
Переменная - это ячейка в памяти компьютера, которая имеет имя и хранит некоторое значение.
Значение переменной может меняться во время выполнения программы.
При записи в ячейку нового значения старое стирается.
Типы переменных
int – целое число в интервале [-32768…32767]
(2 байта)
float – вещественное число, floating point (4 байта)
char – символ, character (1 байт)

ПЕРЕМЕННЫЕ. ОПИСАНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ В СИ И СИ++
Имена переменных
Могут включать
латинские буквы (A-Z, a-z)
знак подчеркивания _
цифры 0-9
НЕ могут включать
русские буквы
пробелы
скобки, знаки +, =, !, ? и др.
Какие имена правильные?
AXby R&B 4Wheel Вася “PesBarbos” TU154 [QuQu] _ABBA A+B

Описание переменных
Описание переменных в Си и Си++ имеет вид
имя_типа список_переменных;
Одновременно с описанием можно задать начальные значения переменных. Такое действие называется инициализацией переменных.
Описание с инициализацией в Си и Си++ имеет вид
тип имя_переменной = начальное_значение;

Объявление переменных
Объявить переменную = определить ее имя, тип, начальное значение, и выделить ей место в памяти.
void main()
{
int a;
float b, c;
int Tu104, Il86=23, Yak42;
float x=4.56, y, z;
char c, c2='A', m;
}
Если начальное значение не задано, в этой ячейке находится "мусор"!
целая переменная a
вещественные переменные b и c
целые переменные Tu104, Il86 и Yak42
Il86 = 23
вещественные переменные x, y и z
x = 4,56
·
целая и дробная части отделяются точкой
символьные переменные c, c2 и m
c2 = 'A'

КОНСТАНТЫ В СИ И СИ++
символьные строковые
константы управляющие символы
целые вещественные
10-ичные 8-ичные
16-ичные

КОНСТАНТЫ В СИ И СИ++
Именованные константы (константные переменные)
Для их определения используется квалификатор доступа const, указывающий, что величина не может изменяться в течение всего времени работы программы.
Примеры:
const float pi = 3.14159;
const int i = 100, А = 1;
Определение констант на стадии препроцессорной обработки программы
Еще одна возможность ввести именованную константу – использование препроцессорной директивы #define. Тип констант явно не указывается и определяется по форме записи
Примеры:
#define pi 3.14159
#define i 100

ОПЕРАЦИИ И ВЫРАЖЕНИЯ В СИ И СИ++
Во всех языках программирования под выражением подразумевается конструкция, составленная из кон-стант, переменных, знаков операций, функций, скобок
Выражение определяет порядок вычисления некото-рого значения. Если оно числовое – то выражение арифметическое.
Примеры арифметических выражений:
традиционные для ЯПВУ специфичные для языка Си
a + b x++
2 * (X – Y) y++ * b
12.5 / (k - 1) --n * 2
f += 4

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ В СИ И СИ++
– вычитание (унарный минус)
+ сложение
* умножение
/ деление
% деление по модулю (остаток от деления)
++ инкремент (унарная операция +1)
– – декремент (унарная операция -1)
Замечание: операция % применима только к целым

Особенность операции деления в Си и СИ++
При делении целых чисел остаток отбрасывается и результат – целое число!
Иначе – результат = вещественное число!
void main()
{
int a = 7;
float x;
x = a / 4;
x = 4 / a;
x = float(a) / 4;
x = 1.*a / 4;
}
1
0
1.75
1.75

ОСОБЕННОСТИ ОПЕРАЦИЙ ИНКРЕМЕНТ И ДЕКРЕМЕНТ
они могут применяться только к переменным и не могут – к константам и выражениям
существует префиксная ( ++Х ) и постфиксная (Х++) формы записи
Эти операторы дадут один результат:
Х = Х + 1 Х++ ++Х
Различия – при использовании в выражениях:
Пример 1: Пример 2:
a =3; b=2; a =3; b=2;
с = а++*b++; с = ++а*++b;
Результат: Результат:
а=4, b=3, c=6. а=4, b=3, c=12.

ПОРЯДОК АРИФМЕТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
По убыванию старшинства арифметические операции располагаются в следующем порядке:
++, - -
- (унарный минус)
*, /, %
+, -
Одинаковые по старшинству операции выполняются слева направо.
Для изменения порядка выполнения операций в выражениях могут применяться круглые скобки

Порядок выполнения операций
вычисление выражений в скобках
умножение, деление, % слева направо
сложение и вычитание слева направо
2 3 5 4 1 7 8 6 9
z = (5*a*c+3*(c-d))/a*(b-c)/ b;
2 6 3 4 7 5 1 12 8 11 10 9
x =(a*a+5*c*c-d*(a+b))/((c+d)*(d-2*a));

ОПЕРАЦИИ ОТНОШЕНИЯ
Набор операций отношений стандартный:
<
<
<=
>=
==
!=
Замечание: т.к. логического типа данных в стандарте языка Си нет, то результат операций отношения: если отношение истинно, то 1, если отношение ложно, то 0.
Определите результат операций: 101 > 105 ‘F’ == ‘f’ ‘a’ != b a<0

ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Набор операций стандартный:
! операция отрицания
&& конъюнкция (логическое И)
|| дизъюнкция (логическое ИЛИ)
Пример: выражение 0 примет вид x>0 && x<1
Приоритет логических операций и операций отношений: !
<, >, <=, >=
==, !=
&&
||
В языке Си есть и поразрядные (побитовые) логические операции

ОПЕРАЦИИ ПРИСВАИВАНИЯ
В языке Си и Си++ присваивание является операцией, а не оператором.
Знак операции присваивания =
Как любая другая операция, операция присваивания может входить в выражение несколько раз: a=b=c=s+y-1
Присваивание имеет самый низкий приоритет среди операций
Операция присваивания – правоассоциативная
В языке Си и Си++ существуют дополнительные операции присваивания

Дополнительные операции присваивания (Сокращенная запись операций в Си)
инкремент
декремент
a = a + 1;
a++;
a = a + b;
a += b;
a = a - 1;
a--;
a = a – b;
a -= b;
a = a * b;
a *= b;
a = a / b;
a /= b;
a = a % b;
a %= b;

ОПЕРАЦИЯ ЯВНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТИПА
Формат операции:
(имя_типа) операнд
Пример: (float) 1, (int) x%2
ОПЕРАЦИЯ sizeof
Форматы операции:
sizeof (тип) и sizeof (выражение)
Результатом является число, равное количеству байтов, которое занимает в памяти компьютера величина указанного типа или величина, полученная в результате вычисления выражения.
Пример: sizeof (float) равно 4, sizeof (5%2) равно 2

ОПЕРАЦИЯ «ЗАПЯТАЯ»
Эта операция используется для связывания нескольких выражений в одно.
ОПЕРАЦИИ ( ) И [ ]
ОПЕРАЦИЯ «УСЛОВИЕ ? :»
Эта единственная операция, имеющая 3 операнда. она реализует алгоритмическую структуру «ветвление». Формат операции:
выражение 1 ? выражение 2 : выражение 3
Примеры: |X| X<0 ? –Х : Х;
max(a, b) max = (a<=b) ? b : a;

Приоритеты (ранги) операций в Си++

ПРИВЕДЕНИЕ ТИПОВ ПРИ ВЫЧИСЛЕНИИ ВЫРАЖЕНИЙ
Все ЯПВУ имеют ряд общих правил записи выражений
все символы, составляющие выражение, записываются в строку
в выражении проставляются все знаки операций
при записи выражения учитываются приоритеты операций
для влияния на последовательность операций используются круглые скобки
В процессе вычисления выражений с разнотипными операндами производится автоматическое преобразование типов величин:
преобразование не выполняется, если оба операнда одного типа
при разных типах операндов происходит приведение величины с младшим типом к старшему типу (кроме операции присваивания)
при выполнении операции присваивания величина, полученная в правой части, преобразуется к типу переменной, стоящей слева от знака =

ПРИВЕДЕНИЕ ТИПОВ ПРИ ВЫЧИСЛЕНИИ ВЫРАЖЕНИЙ
Старшинство типов друг по отношению к другу определя-ется по следующему принципу: старший тип включает в себя все значения младшего типа как подмножество.
Вещественные типы являются старшими по отношению к целым.
Внутри каждой из этих 2 групп типов иерархия устанавливается в соответствии с указанным принципом.
Целые типы по возрастанию старшинства:
char → shot → int → long
Вещественные типы по возрастанию старшинства:
float → double→ long double

Задание на тему «Элементы языка Си++. Типы данных. Операции и выражения»
Задание на тему «Элементы языка Си++. Типы данных. Операции и выражения».
1. Какие последовательности символов не являются лексемами языка Си++ (зачеркнуть!)
а) В12 б) + в) _ngf г) ″Си″ д) c-d е) else ж) Flag з) ris_5 и) 23E–7 к) 12_vf л) 34 м) My_pen
2. Какие последовательности символов не являются идентификаторами языка Си++ (зачеркнуть!)
а) В12 б) + в) My pen г) ″Си″ д) c-d е) else ж) Flag з) ris_5 и) 23E–7 к) 12_vf л) 34 м) My_pen
3. Определите тип константы (подпишите рядом с константой)
а) 312 б) –32.4 в) 102408 г) 0315 д) 0х24 е) 6.2L
ж) ′5′ з) ′F′ и) ′ \n ′ к) ″ My pen ″ л) 23E–7
4. В программе объявлена переменная int n=10. Определите значение выражения (подпишите сверху)
а) n = 312 + n; б) – – n в) + + n + 5 г) + + n д) n / 3 е) n / 4. ж) 5 + n + + з) n < 0
5. Координаты точки на плоскости (X, Y). Запишите в форме логических выражений (подпишите рядом)
а) точка лежит в первой четверти координатной плоскости
б) точка лежит на единичной окружности
в) точка лежит на одной из координатных осей
6. Объявите переменные, необходимые для решения задачи (подпишите рядом, вставьте комментарий)
а) вычисление площади прямоугольника
б) вычисление длины окружности
в) вычисление периметра и площади прямоугольного треугольника по его катетам

Линейные программы
на Си/Си++
Тема 20

Пример линейной программы на Си
/*Пример программы на Си/Си++ */
#include
#include
директивы препроцессора
#include
void main ()
{
float a,b,c,p,s; объявление переменных
printf("\n a="); scanf("%f", &a);
printf("\n b="); scanf("%f", &b);
printf("\n c="); scanf("%f", &c);
p=(a+b+c)/2; исполняемые
s=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c)); операторы
printf("\n Площадь треугольника=%4.1f", s);
getch();
}

Оператор – это команда языка программирования высокого уровня.
Понятие «оператор» в языке Си трактуется следующим образом – любое выражение, после которого стоит точка
с запятой, воспринимается компилятором как отдельный оператор. Оператор определяет законченное действие на очередном шаге выполнения программы.
Поэтому такая конструкция языка Си тоже является оператором: i ++; это оператор-выражение.
Если вычисление выражения заканчивается присваи-ванием, то его называют оператором присваивания.
Линейная программа может содержать только опера-торы ввода, вывода, присваивания и вызова функций.
Исполняемые операторы

Оператор присваивания
Оператор присваивания служит для изменения значения переменной.
Пример
a = 5;
x = a + 20;
y = (a + x) * (x – a);
5
25
600

Общая структура:
умножение
деление
остаток от деления
имя переменной = выражение;
куда
что
Арифметическое выражение может включать
константы (постоянные)
имена переменных
знаки арифметических операций:
+ - * / %
вызовы функций
круглые скобки ( )
Оператор присваивания

void main()
{
int a, b;
float x, y;
a = 5;
10 = x;
y = 7,8;
b = 2.5;
x = 2*(a + y);
a = b + x;
}
Какие операторы неправильные?
имя переменной должно быть слева от знака =
целая и дробная часть отделяются точкой
при записи вещественного значение в целую переменную дробная часть будет отброшена

Библиотека математич. функций
(заголовочный файл math.h)

Сложение двух чисел: Ввести два целых числа и вывести на экран их сумму.
Блок-схема линейного алгоритма
начало
конец
c = a + b;
ввод a, b
вывод c
блок "начало"
блок "ввод"
блок "процесс"
блок "вывод"
блок "конец"

Сложение двух чисел
Задача. Ввести два целых числа и вывести на экран их сумму.
Простейшее решение:
#include
#include
void main()
{
int a, b, c;
printf("Введите два целых числа\n");
scanf ("%d%d", &a, &b);
c = a + b;
printf("%d", c);
getch();
}
подсказка для ввода
ввод двух чисел с клавиатуры
вывод результата

Форматированный ввод/ вывод
Операторы printf() и scanf() обеспечивают ввод данных с клавиатуры и вывод на экран. Они осуществляют обращение к соответствующим функциям стандартной библиотеки ввода-вывода Си, заголовочный файл которой имеет имя stdio.h.
Структура оператора вывода на экран:
printf( форматная_строка, список_аргументов);
Форматная строка ограничена кавычками (т.е. является текстовой константой) и может включать в себя произво-льный текст, управляющие символы и спецификаторы формата.

Форматированный вывод на экран
Признак управляющего символа \
Список управляющих символов:
\n – перевод строки
\t – горизонтальная табуляция
\а – звуковой сигнал
\r, \v. \f, \b
printf(“\n результат=%f",S);
выводимый текст
printf – форматный вывод
список выводимых значений
управляющий символ
формат вывода

Форматированный вывод на экран
Спецификатор формата это пара символов, начинающа-яся с %, определяющая форму вывода на экран.
Список некоторых спецификаторов формата:
% с – символ, % s – строка,
% d – целое десятичное число (типа int)
% u - целое десятичное число без знака (типа unsigned)
% f – вещественные числа в формате с фиксир.точкой
% е - вещественные числа в формате с плавающ.точкой
printf(“\n результат=%f",S);
выводимый текст
printf – форматный вывод
список выводимых значений
управляющий символ
формат вывода

Форматированный вывод на экран
К спецификатору формата могут быть добавлены числовые параметры: ширина поля и точность.
Ширина – это число позиций, отводимых на экране под величину, а точность – число позиций под дробную часть.
Эти параметры записываются между значком % и символом формата и разделяются точкой. Если выводимое значение не помещается в пределы указанной ширины, то этот параметр будет игнорироваться и величина будет выводиться полностью.
К спецификаторам формата могут быть добавлены модификаторы:
% ld – вывод типа int, % hu - вывод short unsigned
%Lf – вывод long double
printf(“\n результат=%4.1f",S);

Вывод чисел на экран
printf ("%d", c);
здесь вывести целое число
это число взять из ячейки c
printf ("Результат: %d", c);
printf ("%d+%d=%d", a, b, c );
формат вывода
список значений
a, b, c
printf ("%d+%d=%d", a, b, a+b );
арифметическое выражение

Вывод целых чисел
int x = 1234;
printf ("%d", x);
1234
printf ("%9d", x);
минимальное число позиций 1234
всего 9 позиций
или "%i"
или "%9i"

Вывод вещественных чисел
float x = 123.4567;
printf ("%f", x);
123.456700
printf ("%9.3f", x);
минимальное число позиций, 6 цифр в дробной части
123.456
всего 9 позиций,
3 цифры в дробной части
printf ("%e", x);
1.234560e+02
стандартный вид:
1,23456·102
printf ("%10.2e", x);
1.23e+02
всего 10 позиций,
2 цифры в дробной части мантиссы

Ввод чисел с клавиатуры
scanf ("%d%d", &a, &b);
формат ввода
scanf – форматный ввод
адреса ячеек, куда записать введенные числа
Формат – символьная строка, которая показывает, какие числа вводятся (выводятся).
%d – целое число
%f – вещественное число
%c – 1 символ
%s – символьная строка
12
7652
a – значение переменной a
&a – адрес переменной a
ждать ввода с клавиатуры двух целых чисел (через пробел или Enter), первое из них записать в переменную a, второе – в b

int a, b;
scanf ("%d", a);
scanf ("%d", &a, &b);
scanf ("%d%d", &a);
scanf ("%d %d", &a, &b);
scanf ("%f%f", &a, &b);
&a
%d%d
&a, &b
убрать пробел
%d%d

Полное решение
#include
#include
void main()
{
int a, b, c;
clrscr();
printf("Введите два целых числа\n");
scanf("%d%d", &a, &b);
c = a + b;
printf("%d+%d=%d", a, b, c);
getch();
}
Протокол:
Введите два целых числа
25 30
25+30=55
это выводит компьютер
это вводит пользователь

Потоковый ввод/ вывод
В Си++ имеются свои специфические средства ввода данных с клавиатуры и вывода на экран. Это библиотека классов, подключаемая к программе с помощью файла iostream.h. В этой библиотеке определены в качестве объектов стандартные символьные потоки с именами:
cin – стандартный поток ввода с клавиатуры
cout – стандартный поток вывода на экран.
Ввод данных интерпретируется как извлечение из стандартного потока cin b и присваивание вводимых значений соответствующим переменным. В Си++ опреде-лена операция извлечения из стандартного потока, знак которой >>. Структура оператора ввода: cin>>x;

Потоковый ввод/ вывод
Вывод данных интерпретируется как помещение в стандартный поток cout выводимых значений. Выводиться могут тексты, заключенные в двойные кавычки, и значения выражений. Знак операции помещения в поток <<.
Примеры оператора вывода на экран:
cout<< x;
cout<
cout<<“\nРезультат=”<
cout<<“x=”<
Видим, что можно использовать управляющие символы. Элемент вывода endl – манипулятор, аналогичный \n.

Потоковый ввод/ вывод
В процессе потокового ввода-вывода происходит преобразование из формы внешнего символьного представления во внутренний формат и обратною
Тип данных и необходимый формат определяются автоматически. Стандартные форматы задаются специальными флагами форматирования, которые устанавливаются с помощью функции setf().
Кроме того, на формат отдельных выводимых данных можно влиять путем применения специальных манипуляторов. Но эти вопросы рассматривать не будем.

Пример линейной программы на Си++
//Пример программы на Си++
#include
#include
директивы препроцессора
#include
void main ()
{
float a,b,c,p,s; объявление переменных
cout<<"\n a="; cin>>a;
cout<<"\n b="; cin>>b;
cout>>"\n c="; cin>>c;
p=(a+b+c)/2; исполняемые
s=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c)); операторы
cout<<"\n Площадь треугольника=“<< s;
getch();
}

Задачи на линейные алгоритмы
Написать программы на Си++ для реализации линейных алгоритмов
Задача 1: Дан радиус окружности, найти длину окружности и площадь круга
Задача 2: Даны три точки на плоскости (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3). Найти периметр и площадь получившегося треугольника.
Задача 3: X тетрадей и Y ручек стоят Z рублей, причем известно, что тетрадь на 2 рубля дороже ручки. Сколько стоит 1 ручка и сколько стоит 1 тетрадь?