Процедурное программирование на языке C++

Алгоритм – последовательность действий, направленных на достижение конкретного результата

Программа – последовательность команд (инструкций), выполняемых процессором и описывающих алгоритм на языке программирования

Данные – информация, которая обрабатывается в процессе выполнения программы

Современные языки программирования

Машинный код

Ассемблерный код

Код на языке С

Код на языке С#

Основные преимущества языков низкого уровня
Прямой доступ к аппаратным ресурсам
Малый размер исполняемого файла
Высокая скорость выполнения

Основной недостаток языков низкого уровня – сложность программирования из-за огромных размеров исходного кода

Главное преимущество языков высокого уровня – быстрота разработки сложных программных продуктов

Основные недостатки языков высокого уровня
Ограниченный доступ к аппаратным ресурсам
Большой размер исполняемого файла
Сравнительно невысокая скорость выполнения

Основные этапы разработки программы
Постановка задачи
Проектирование
Кодирование

На этапе постановки задачи программист выясняет у заказчика требования к программе

На этапе проектирования программист выбирает алгоритм для написания программы

На этапе кодирования программист переводит алгоритм на какой-либо язык программирования

Этапы создания исполняемого файла (.exe)

Препроцессор включает в исходный текст программы заголовочные файлы, содержащие описания используемых элементов

Компилятор выявляет синтаксические ошибки и, в случае их отсутствия, строит объектный модуль (.obj)

Компоновщик формирует исполняемый модуль программы (.exe) из объектных модулей (.obj) и библиотечных файлов (.lib)

Литералы
Строковый
Символьный
Целочисленный
Вещественный
Логический

Строковый литерал – последовательность символов, заключенная в двойные кавычки
“The C++ Programming Language”

Символьный литерал – одиночный символ, заключенный в одинарные кавычки
‘!’ ‘A’ ‘8’

Целочисленный литерал – любое положительное или отрицательное целое число
-15 100 OxFF

Вещественный литерал – дробное число, представленное в форме с десятичной точкой либо в экспоненциальной форме
-5.7 5e10 11e-3

Логический литерал
true (истина)
false (ложь)

Понятие переменной

Переменная –
именованная область оперативной памяти, предназначенная для хранения изменяемого значения указанного типа

Типы данных
Целочисленный
Символьный
Вещественный
Логический

Целочисленные типы
signed short (2 байта)
-32768 … 32767
unsigned short (2 байта)
0 … 65535
signed int (4 байта – равен размеру машинного слова)
-2 147 483 648 … 2 147 483 647

Целочисленные типы
unsigned int (4 байта – равен размеру машинного слова)
0 … 4 294 967 295
signed long (4 байта)
-2 147 483 648 … 2 147 483 647
unsigned long (4 байта)
0 … 4 294 967 295

Целочисленные типы
signed long long (8 байт)
-9 223 372 036 854 775 808 …
9 223 372 036 854 775 807
unsigned long long (8 байт)
0 … 18 446 744 073 709 551 615

Тип данных int строго не определён стандартом языка и должен быть равен размеру машинного слова

Размер машинного слова определяется архитектурой (разрядностью) операционной системы

Однако в соответствии со стандартом языка тип данных int не должен быть меньше short (2 байта) и не должен превышать long (4 байта)

Символьные типы
signed char(1 байт)
-128 … 127
unsigned char (1 байт)
0 … 255

Тип данных char представляет один символ в кодировке ASCII

ASCII (American standard code for information interchange) — название таблицы (кодировки), в которой символам сопоставлены числовые коды

Например, символу ‘D’ соответствует ASCII-код 68, а символу ‘d’ – ASCII-код 100

Вещественные типы
float (4 байта)
3.4E-38 … 3.4E+38
double (8 байт)
1.7E-308 … 1.7E+308

Логический тип
bool (1 байт)
true false

Для того чтобы использовать в программе переменную, ее необходимо объявить

Синтаксис объявления переменных:
тип_переменной имя_переменной;

Имя переменной называется идентификатором

Правила именования идентификаторов:
Имя переменной не может начинаться с цифры
Имя переменной может содержать буквы, цифры и знак подчеркивания «_»
Имя переменной не может являться ключевым или служебным словом
Имя переменной должно быть уникальным
Имя переменной должно быть осмысленным

Константа –
именованная область оперативной памяти, предназначенная для хранения постоянного значения указанного типа

Синтаксис объявления константы:
const тип_константы имя_ константы = значение;

Литералы, рассмотренные ранее, представляют собой константы, непосредственно включаемые в текст программы

Литералы отличаются от констант тем, что они не имеют идентификаторов

Ввод данных

Синтаксис ввода данных:
cin >> имя_переменной;

Понятие оператора

Оператор – это конструкция языка программирования, которая выполняет определённое действие над аргументами (операндами)

Операнд - это аргумент оператора, то есть то значение, над которым оператор выполняет действие

В зависимости от количества операндов операторы бывают:
Унарные
Бинарные
Тернарные

Оператор присваивания

Синтаксис оператора присваивания:
имя_переменной = выражение;

Множественные присваивания - присваивания одного и того же значения нескольким переменным одновременно

Арифметические операторы
Оператор сложения (бинарный)
Оператор вычитания (бинарный)
Оператор умножения (бинарный)
Оператор деления (бинарный)

Арифметические операторы
Оператор остаток от деления (бинарный)
Оператор минус (унарный)
Оператор инкремент (унарный)
Оператор декремент (унарный)

Сокращённые формы операторов:
+= -= *= /= %=

Приведение типов

Выражение –
конструкция, состоящая из операндов, объединенных знаками операций

Результат вычисления выражения характеризуется значением и типом

В выражение могут входить операнды различных типов

Если операнды имеют одинаковый тип, то результат операции будет иметь тот же тип

Если операнды разных типов, то они должны быть приведены к одному типу перед вычислением выражения

В этом случае выполняется неявное (автоматическое) расширяющее преобразование типов операндов по определенным правилам

Эти правила обеспечивают преобразование более коротких типов в более длинные для сохранения значимости и точности

Неявное расширяющее преобразование типа может также происходить при присваивании переменной результата выражения

Неявное преобразование типа при присваивании переменной результата выражения может быть сужающим

Сужающие преобразования бывают:
с потерей точности (данных)
с переполнением разрядной сетки
с изменением интерпретации внутреннего представления данных

Приведение типов может быть явным

Явное приведение типов указывается программистом в коде программы

Синтаксис явного приведения типа:
(тип) выражение;

Структура ветвления

Операторы отношения
== (равно)
!= (не равно)
> (больше)
>= (больше либо равно)
< (меньше)
<= (меньше либо равно)

Операторы отношения предназначены для составления логических выражений

Результат вычисления любого логического выражения –
ИСТИНА или ЛОЖЬ

Логические операторы
&& (логическое умножение, логическое И)
|| (логическое сложение, логическое ИЛИ)
! (логическое отрицание, логическое НЕ)

Логические операторы предназначены для объединения логических выражений

Логическое «ИЛИ»
5 == 5 || 5 == 9
// true, потому что первое выражение true
5 > 3 || 5 > 10
// true, потому что первое выражение true
5 > 8 || 5 < 10
// true, потому что второе выражение true
5 < 8 || 5 > 2
// true, потому что оба выражения true
5 > 8 || 5 < 2
// false, потому что оба выражения false

Логическое «И»
5 == 5 && 4 == 4
// true, потому что оба выражения true
5 == 3 && 4 == 4
// false, потому что первое выражение false
5 > 3 && 5 > 10
// false, потому что второе выражение false
5 < 8 && 5 > 2
// true, потому что оба выражения true
5 > 8 && 5 < 2
// false, потому что оба выражения false

Логическое «НЕ»
!(10 != 10)
// true, потому что выражение false
!(5 > 3)
// false, потому что выражение true

Оператор ветвления «if»
if (выражение)
{
// оператор_1;
}
else
{
// оператор_2;
}

Оператор ветвления «if»
if (выражение)
{
// оператор;
}

Оператор ветвления «if»
if (выражение_1)
{ // оператор_1; }
else if (выражение_2) { // оператор_2; }
else
{ // оператор_3; }

Таблица приоритетов операций

Структура повторения

Структура повторения позволяет программисту определить действие, которое должно повторяться, пока некоторое условие остается истинным

В языке программирования С++ структура повторения реализуется с помощью оператора цикла

Виды циклов
Цикл с предусловием (while)
Цикл с постусловием (do while)
Параметрический цикл (for)

Цикл с предусловием while
while (выражение)
{
// оператор
// или группа
// операторов
}

Цикл с постусловием do while
do
{
// оператор
// или группа
// операторов
}
while (выражение);

Параметрический цикл for

Массивы

Массив –
это совокупность элементов, объединенных под общим именем и имеющих один и тот же тип данных

Каждый элемент массива является самостоятельной единицей и представляет собой переменную или константу

Все элементы массива располагаются в памяти последовательно друг за другом и имеют свой индекс – смещение относительно начала массива

Объявление массива
Синтаксис объявления массива:
тип_данных имя_массива[количество_элементов];
int numbers[4];
const int nSize = 6;
double arr[nSize];

Инициализация массива
тип_данных имя_массива[количество элементов] =
{значение1, значение2, ... значение n};

Количество элементов массива можно не указывать. Размер массива определяется исходя из числа элементов в списке инициализации.
int arrayInit[] = { 2, 33, 4 }; // массив из трех элементов

Если значений в списке инициализации меньше чем количество элементов массива, то оставшиеся значения автоматически заполняются нулями
int arr[6] = { 1, 2, 3 };
// такая запись эквивалентна записи:
int arr[6] = { 1, 2, 3, 0, 0, 0 };

Если значений в списке инициализации больше чем количество элементов массива, то происходит ошибка на этапе компиляции
// int arr[2] = {1, 2, 3}; // Ошибка на этапе компиляции

Расположение массива в памяти
Формула, согласно которой производится позиционирование по массиву:
базовый адрес + размер базового типа * индекс;

Операция индексирования массива
Запись значения в массив:
имя_массива[индекс_элемента] = значение;
Получение значения из массива:
cout << имя_массива[индекс_элемента];
const int nArraySize = 3;
int ar[nArraySize];
ar[1] = 7;
cout << ar[1] << endl;

Большинство операций с массивами разумно проводить с помощью итерационных (переборных) циклов, по очереди перебирая элементы

Циклическая обработка массива

Линейный поиск элемента в массиве

Бинарный поиск элемента в массиве

Сортировка массива прямым обменом (метод «пузырька»)