《清华郑莉C++》课件

《清华郑莉C++》课程介绍本课程将带领您深入了解C++编程语言，并掌握构建强大应用程序的技能。什么是C++？强大的编程语言C++是一种通用、高性能的编程语言，广泛应用于各种领域，包括系统软件、游戏开发、嵌入式系统等。面向对象编程C++支持面向对象编程范式，允许开发人员将代码组织成模块化、可重用的类和对象。底层控制C++提供了对硬件的直接访问和控制，使其适合开发高性能、资源受限的应用程序。C++历史回顾11979CwithClasses诞生，成为C++的前身21983C++首次正式发布，命名为C++31998C++标准发布，奠定了C++的基础42011C++标准更新，引入了更多特性C++作为一种通用编程语言，经历了漫长的发展历程。从最初的CwithClasses到现在的C++标准，不断完善和发展，在各个领域发挥着重要作用。C++的基本特性面向对象C++是一种面向对象的编程语言，它支持封装、继承和多态等特性。泛型编程C++允许程序员编写独立于数据类型的代码，使代码更具可重用性和灵活性。底层控制C++提供对硬件和内存的直接访问，使其适合开发高性能的系统级应用程序。编译器和集成开发环境编译器将C++代码转换为机器可执行代码。集成开发环境(IDE)提供文本编辑器、编译器、调试器等功能。C++基本语法和程序结构关键字C++中的关键字是预留的标识符，不能用作变量名或函数名。标识符标识符是用户自定义的名称，用于标识变量、函数、类等。程序结构一个C++程序通常由多个函数组成，其中包含主函数main()，程序执行从main()函数开始。数据类型和变量声明基本数据类型int,char,float,double等基本数据类型用于存储不同类型的数据。变量声明使用数据类型和标识符来声明变量，例如：intage;，charinitial;。变量初始化在声明变量时可以对其进行初始化，例如：intage=25;，charinitial='A';。运算符和表达式算术运算符C++提供了一套丰富的算术运算符，例如加法(+)、减法(-)、乘法(*)、除法(/)、取余(%)等。这些运算符用于执行数值计算，例如计算两个整数的和或两个浮点数的商。关系运算符关系运算符用于比较两个操作数，例如大于(>)、小于(<)、等于(==)、不等于(!=)等。这些运算符的结果是一个布尔值，即真或假。逻辑运算符逻辑运算符用于组合布尔表达式，例如逻辑与(&&)、逻辑或(||)、逻辑非(!)等。这些运算符的结果也是一个布尔值。位运算符位运算符用于对操作数的二进制表示进行操作，例如按位与(&)、按位或(|)、按位异或(^)、左移(<<)、右移(>>)等。控制流语句条件语句根据条件的真假执行不同的代码块。循环语句重复执行一段代码，直到满足特定条件。选择语句根据表达式的值选择执行不同的代码块。函数及其定义函数的概念函数是组织代码并执行特定任务的代码块，提高代码的可重用性和可读性。函数的定义函数定义包括函数名称、参数列表和函数体，函数体包含实现函数功能的代码。函数的调用通过函数名称和实际参数调用函数，执行函数体中的代码并返回结果。常量、引用和指针常量常量表示值不可变的量,提高代码可读性和安全性。引用引用是变量的别名，指向同一内存位置,但不复制数据,提高效率。指针指针变量存储变量的地址,允许直接操作内存,实现动态内存管理。动态内存分配1堆内存动态内存分配允许在程序运行时从堆中申请内存空间，用于存储数据。2new运算符使用new运算符来申请内存空间，例如：int*ptr=newint;。3delete运算符使用delete运算符来释放内存空间，例如：deleteptr;。数组和字符串1数组数组是存储相同类型数据的集合，使用下标访问元素。2字符串字符串是字符的序列，可以使用字符数组或标准库的string类表示。3操作常见的数组和字符串操作包括：声明、初始化、赋值、访问元素、遍历等。4示例例如，可以用数组存储一组学生成绩，用字符串存储学生姓名。结构体和枚举结构体结构体是一种用户自定义的数据类型，它允许将不同类型的数据组合在一起。枚举枚举是一种用于定义一组命名的常量的数据类型。类和对象类是对象的模板，定义对象的属性和行为。对象是类的实例，拥有类的属性和行为。通过定义类和创建对象，实现代码复用和模块化。访问控制和封装保护数据访问控制确保只有授权代码才能访问私有成员，保护数据完整性和安全性。隐藏实现细节封装通过隐藏内部实现细节，提供清晰的接口，方便代码维护和扩展。提高代码可读性封装使代码更易理解和维护，通过清晰的接口，减少代码耦合性。构造函数和析构函数构造函数在对象创建时自动执行。用于初始化对象成员变量。析构函数在对象销毁时自动执行。用于释放对象占用的资源。继承和多态1继承通过继承，一个类可以从另一个类获取属性和方法。这使代码更具可重用性，并减少了重复代码的编写。2多态多态意味着同一个操作可以根据对象的不同类型而执行不同的行为。这允许您使用更通用代码，并在运行时确定要执行的特定操作。虚函数和抽象类虚函数允许在派生类中重新定义基类中的函数,提高代码灵活性。抽象类不能直接实例化,用来定义接口,促进代码复用。继承与多态虚函数和抽象类是面向对象编程中的关键概念,通过它们实现多态性,提高代码的可维护性和扩展性。模板编程代码复用模板允许您创建可重复使用的代码结构，以处理不同数据类型，从而减少代码冗余并提高效率。泛型编程模板支持编写与数据类型无关的算法，从而实现高度灵活和可扩展的代码库。类型安全模板可以帮助您编写类型安全的代码，从而减少潜在错误并提高代码质量。异常处理错误检测在程序运行过程中，可能会遇到各种错误，例如除以零、内存不足等。异常处理机制C++提供了异常处理机制，允许程序在遇到错误时，以一种结构化的方式处理异常。异常类型不同的异常类型对应不同的错误情况，例如std::runtime_error、std::logic_error等。异常处理流程使用try-catch语句捕获异常，并执行相应的处理逻辑。文件输入输出输入从外部文件中读取数据，例如文本文件、图像文件或数据库文件。输出将程序结果写入外部文件，例如保存计算结果、生成报告或创建新的文件。C++标准库简介输入/输出流(iostream)处理标准输入和输出，例如键盘和屏幕。字符串(string)提供字符串操作，例如比较、连接和查找。容器(vector,list,map)存储和管理数据结构，例如数组、链表和关联数组。算法(algorithm)提供排序、查找和搜索等算法，简化编程。面向对象设计思想抽象将现实世界中的事物抽象成类，隐藏实现细节，只保留公共接口。封装将数据和操作数据的方法封装在一起，保护数据不被非法访问。继承子类继承父类的属性和方法，实现代码复用和扩展。多态同一操作在不同对象上具有不同的行为，提高代码灵活性和可维护性。算法的复杂度分析O(n)线性复杂度算法执行时间与输入数据量成正比。O(n^2)平方复杂度算法执行时间与输入数据量的平方成正比。O(logn)对数复杂度算法执行时间与输入数据量的对数成正比。O(1)常数复杂度算法执行时间与输入数据量无关。编程规范与调试代码风格一致的代码风格可以提高代码的可读性和可维护性。使用代码格式化工具可以帮助你保持代码一致性。代码注释清晰的注释可以让代码更容易理解。注释应该简明扼要，并且解释代码的功能和意图。错误处理合理的错误处理可以防止程序崩溃。使用异常处理机制，并记录错误信息以方便调试。综合实例及练习1实践应用通过实际案例，将所学知识融会贯通，提升解决问题的能力。2巩固基础练习题旨在帮助学生熟练掌握C++语法和编程技巧。3培养思维案例设计涵盖不同领域，培养学生分析问题和解决问题的能力。课程总结本课程旨在培养学生对C++语言的深入理解和应用能力。通过系统学习C++的基础语