计算机程序设计基础-精讲多练CC++-第3章

计算机程序设计基础_精讲多练CC++_第3章汇报人：AA2024-01-14contents目录程序设计基本概念C/C语言基础数据结构与算法基础文件操作与异常处理面向对象程序设计基础综合案例分析与实战演练01程序设计基本概念是一组按照特定语法规则编写的、能够被计算机执行的指令序列，用于解决特定问题或完成特定任务。是解决特定问题或完成特定任务的一种明确、有限、有效的计算步骤或方法。算法是程序设计的核心，直接影响程序的效率和质量。程序与算法算法程序是编程语言中用于定义数据种类的一种抽象概念，它规定了数据的存储方式、取值范围以及可以进行的操作等。常见的数据类型包括整型、浮点型、字符型、布尔型等。数据类型是用于存储数据的一种标识符，它代表了内存中的一个存储单元。在程序中，可以通过变量名来访问和操作该存储单元中的数据。变量数据类型与变量运算符是用于进行各种运算的符号，如算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等。不同的运算符具有不同的优先级和结合性，需要按照相应的规则进行使用。表达式是由常量、变量、运算符和括号等组成的具有计算功能的语句。表达式的计算结果可以赋值给变量，也可以作为其他操作的参数。运算符与表达式程序设计风格是指程序员在编写程序时所采用的书写习惯和排版方式，包括缩进、空格、注释等。良好的程序设计风格可以提高程序的可读性和可维护性。程序设计规范是指在进行程序设计时应遵循的一些基本原则和约定，如命名规范、函数设计原则、错误处理机制等。遵循这些规范可以提高程序的质量和可重用性。程序设计风格与规范02C/C语言基础C/C语言的历史与发展C语言起源于1970年代，由DennisRitchie开发，用于编写UNIX操作系统。C是C语言的扩展，由BjarneStroustrup于1980年代开发，增加了面向对象编程的特性。C/C语言的特点C/C语言具有高效、灵活、可移植性强等特点。它们可以直接访问内存，支持指针操作，具有强大的数据处理能力。同时，C还支持面向对象编程，可以更方便地组织和管理代码。C/C语言的应用领域C/C语言广泛应用于操作系统、嵌入式系统、游戏开发、图形图像处理、网络通信等领域。C/C语言概述标准输入输出库C/C语言提供了标准输入输出库，包括printf、scanf、cout、cin等函数和对象，用于实现基本的数据输入输出功能。文件输入输出C/C语言支持文件输入输出操作，可以使用fopen、fclose、fread、fwrite等函数进行文件的打开、关闭、读取和写入。错误处理在进行输入输出操作时，需要注意错误处理，例如检查文件是否成功打开、读取数据是否成功等。基本输入输出函数顺序结构是最简单的控制结构，按照代码的先后顺序依次执行。顺序结构选择结构根据条件判断的结果选择不同的执行路径，包括if语句和switch语句。选择结构循环结构用于重复执行一段代码，直到满足某个条件为止。C/C语言提供了for循环、while循环和do-while循环三种循环结构。循环结构控制结构可以嵌套使用，实现更复杂的程序逻辑。控制结构的嵌套控制结构函数与模块化设计函数定义与调用函数是一段可重用的代码块，用于实现特定的功能。在C/C语言中，可以使用函数定义和函数调用的方式实现代码的模块化。函数参数与返回值函数可以接受参数并返回结果。通过函数参数和返回值，可以实现函数之间的数据传输和交互。局部变量与全局变量在函数中定义的变量称为局部变量，只在函数内部有效。在函数外部定义的变量称为全局变量，可以在整个程序中访问。模块化设计的优点模块化设计可以提高代码的可读性、可维护性和可重用性。通过将功能划分为不同的模块，可以降低代码的复杂性，提高开发效率。03数据结构与算法基础数组是一种线性数据结构，用于存储相同类型的元素。在C中，可以通过指定元素类型和数组大小来定义数组，并进行初始化。数组定义与初始化字符串是一种特殊的数组，用于存储字符序列。C标准库提供了丰富的字符串操作函数，如连接、比较、查找、替换等。字符串操作常见的字符串处理算法包括KMP算法、Boyer-Moore算法等，用于实现高效的字符串匹配和搜索。字符串处理算法数组与字符串指针概念与操作引用概念与使用指针与数组关系指针与引用指针是一种特殊的变量，用于存储内存地址。通过指针可以间接访问和操作内存中的数据。C中提供了指针的声明、赋值、解引用等操作。引用是已存在变量的别名，与原变量共享同一块内存地址。使用引用可以避免数据的拷贝，提高程序效率。指针与数组密切相关，数组名可以隐式转换为指向数组首元素的指针。通过指针可以遍历和操作数组中的元素。结构体是一种用户自定义的数据类型，可以包含多个不同类型的成员变量。在C中，可以通过struct关键字定义结构体，并进行初始化。结构体定义与初始化联合体是一种特殊的数据结构，允许在相同的内存位置存储不同的数据类型。使用联合体可以节省内存空间，但需要注意数据类型的转换和访问。联合体概念与使用结构体和联合体的主要区别在于内存分配方式。结构体为每个成员变量分配独立的内存空间，而联合体则共享同一块内存空间。结构体与联合体的区别结构体与联合体排序算法常见的排序算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序等。这些算法的时间复杂度和空间复杂度各不相同，需要根据实际需求选择合适的算法。查找算法查找算法用于在数据集合中查找指定元素。常见的查找算法包括线性查找、二分查找等。线性查找适用于无序集合，而二分查找适用于有序集合。图论算法图论算法是解决图相关问题的有效方法。常见的图论算法包括深度优先搜索（DFS）、广度优先搜索（BFS）、最短路径算法（如Dijkstra算法）等。这些算法可以应用于网络路由、社交网络分析等领域。010203常用算法及实现04文件操作与异常处理文件操作概念文件操作是指通过编程语言对计算机中的文件进行创建、打开、读写、关闭等操作。文件类型根据数据的组织形式，文件可分为文本文件和二进制文件。文件指针文件指针是一个指向文件的指针变量，通过文件指针可以访问文件中的数据。文件操作概述在读写文件之前，需要先打开文件，可以使用编程语言提供的文件操作函数或类来打开文件。打开文件读取文件写入文件关闭文件读取文件是指从文件中读取数据，可以使用相应的读取函数或操作符来实现。写入文件是指向文件中写入数据，可以使用相应的写入函数或操作符来实现。在完成对文件的读写操作后，需要关闭文件以释放资源。文件读写操作异常处理异常处理是指当异常发生时，程序能够捕获异常并执行相应的处理代码，以保证程序的稳定性和可靠性。异常类型根据异常的性质和来源，异常可分为系统异常、自定义异常等。异常概念异常是指在程序运行过程中发生的非正常事件，如除以零、数组越界等。异常处理机制错误预防错误检测错误处理错误恢复错误处理策略通过编程规范、代码审查等手段预防错误的发生。通过异常处理机制、日志记录等手段处理错误，保证程序的稳定性和可靠性。通过单元测试、集成测试等手段检测错误的存在。通过备份恢复、容错机制等手段恢复程序运行，减少错误对程序的影响。05面向对象程序设计基础面向对象程序设计（Object-OrientedProgramming，OOP）是一种编程范式或编程风格，它以类或对象为设计核心，将数据与操作数据的方法结合在一起，以提高软件的可重用性、灵活性和可维护性。OOP的主要概念包括类、对象、封装、继承、多态等。面向对象程序设计概述类与对象定义及访问控制类（Class）是面向对象程序设计的基础，它是一种用户自定义的数据类型，用于描述具有相同属性和方法的对象的集合。类定义了对象的结构和行为。02对象（Object）是类的实例，它具有类所描述的属性和方法。对象是程序运行时的实体，可以与其他对象进行交互。03访问控制（AccessControl）是指对类中的属性和方法进行访问权限的控制，包括公有（public）、私有（private）、保护（protected）等访问级别。01继承（Inheritance）是面向对象程序设计中的一个重要特性，它允许一个新类继承已有类的属性和方法，从而实现代码的复用和扩展。多态（Polymorphism）是指允许使用父类类型的指针或引用来引用子类的对象，并在运行时根据实际对象的类型来调用相应的方法。多态是实现面向对象程序设计灵活性的关键。封装（Encapsulation）是指将对象的属性和方法封装在类中，隐藏内部实现细节，只对外提供必要的接口。封装可以提高软件的可维护性和安全性。继承、多态和封装等特性介绍设计模式（DesignPattern）是在软件设计中经常遇到的一些问题的解决方案。它描述了在特定环境下如何设计优雅的解决方案。常见的设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式、策略模式等。使用设计模式可以提高软件的可重用性、可维护性和可扩展性，降低软件开发的复杂度。常用设计模式简介06综合案例分析与实战演练案例一：简单计算器设计实现确定计算器应具备的基本功能，如加、减、乘、除等。采用面向对象的设计方法，定义计算器类，并实现相应的运算方法。编写代码实现计算器类及其方法，创建对象进行测试。增加高级运算功能，如求平方、开方、阶乘等。需求分析设计思路实现过程拓展功能确定系统应具备的功能，如添加、删除、修改、查询学生信息等。需求分析采用面向对象的设计方法，定义学生类和管理系统类，并实现相应的操作方法。设计思路编写代码实现学生类和管理系统类及其方法，创建对象进行测试。实现过程增加排序、统计等高级功能，提高系统的实用性。拓展功能案例二：学生信息管理系统设计实现需求分析确定游戏的基本规则，如蛇的移动、食物的生成、游戏结束条件等。设计思路采用面向对象的设计方法，定义蛇类、食物类和游戏类，并实现相应的逻辑处理。实现过程编写代码