Информатика (курс лекций) Воронеж-2011 специальность – Инфокоммуникационные технологии и системы специальной связи (специализация 7 Организация и эксплуатация защищенных систем связи) специальность – Специальные радиотехнические системы (специализация 3 - Радиотехнические системы и комплексы охранного мониторинга)

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Тематический модуль 4 «Основы программирования» Тема 1 «Ввод и вывод данных в С++» Лекция 1 «Структура программы на С++. Ввод и вывод данных» Учебные и воспитательные цели: 1. Дать представление о структуре программы на С++, организации ввода и вывода данных. Рассмотреть существующие в С++ типы данных. 2. Стимулировать активную познавательную деятельность обучаемых, способствовать формированию творческого мышления.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Учебные вопросы : 1. Структура программы на С Ввод и вывод данных. 3. Представление данных.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Литература: основная: 1. Литвиненко Н.А. Технология программирования на С++. Начальный курс.- СПб.: БХВ-Петербург, с. 2. С++: процедурно-ориентированное программирование: учебное пособие / Авт.- сост. О.И. Каляпина, С.А. Мишин. - Воронежский институт МВД России, – 174 с.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Литература: дополнительная: 3. Прата С. Язык программирования С++. Лекции и упражнения. Учебник.- DiaSoft, 2003 – 1096 с. 4. Павловская Т.А., Щупак Ю.А. С++. Объектно- ориентированное программирование: Практикум. – СПб.: Питер, с. 5. Каляпина О.И. Учебная практика по дисциплине «Информатика»: решение инженерных задач с помощью MathCAD и языка программирования С++/ О.И. Каляпина, М.В. Питолин, С.А. Мишин. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, – 161 с.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России 1. Структура программы на С++. Ввод и вывод данных

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Листинг 1 Программа myfirst.cpp // программа myfirst.cpp отображает на экране // сообщение #include // директива препроцессора using namespace std; // включает в программу // определения int main() // заголовок функции main() { // начало тела функции main() cout << "Hello world!"; // вывод сообщ. cout << "\n"; // начать новую строку return 0; // завершение функции main() } // конец тела функции main()

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Очень важно использование пробела в качестве разделителя отдельных конструкций языка. Неделимые элементы строки кода программы называются лексемами (tokens). Обычно одна лексема должна отделяться от другой символом пробела, табуляции или возврата каретки, у которых есть общее название пробельные символы (white space).

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Большинство программистов придерживаются стиля форматирования исходного кода программы, который отвечает следующим правилам: в строке указывается один оператор; открывающая и закрывающая фигурные скобки для функции располагаются каждая в отдельной строке; операторы функции располагаются с отступом от фигурных скобок; символы пробела не ставятся с обеих сторон круглых скобок, следующих за именем функции.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Листинг 1 Программа myfirst.cpp // программа myfirst.cpp отображает на экране // сообщение #include // директива препроцессора using namespace std; // включает в программу // определения int main() // заголовок функции main() { // начало тела функции main() cout << "Я программирую на C++."; // вывод сообщ. cout << "\n"; // начать новую строку return 0; // завершение функции main() } // конец тела функции main()

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Оператор – допустимое в языке программирования высокого уровня предложение, задающее целостное законченное действие компьютера или представляющее набор описаний. Типичными операторами являются операторы ввода/вывода, присваивания, объявления переменной, операторы цикла и др. Грамматическая конструкция каждого из них определяется синтаксисом конкретного языка программирования.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Листинг 1 Программа myfirst.cpp // программа myfirst.cpp отображает на экране // сообщение #include // директива препроцессора using namespace std; // включает в программу // определения int main() // заголовок функции main() { // начало тела функции main() cout << "Я программирую на C++."; // вывод сообщ. cout << "\n"; // начать новую строку return 0; // завершение функции main() } // конец тела функции main()

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Программа (myfirst.cpp) содержит следующие элементы: комментарии, предваряемые двумя косыми чертами // директиву препроцессора #include директиву using namespace заголовок функции: int main() тело функции, ограниченное символами {и} оператор, в котором для вывода сообщения на экран используется объект cout оператор return, завершающий выполнение функции main().

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Препроцессор Для создания дополнительного сервиса, а также улучшения переносимости программ, в C++ реализован так называемый препроцессор, который выполняет набор инструкций перед началом компиляции программы. Все директивы препроцессора начинаются с символа #.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Функция main() Учебная программа, представленная в листинге 1, имеет следующую структуру: int main() { операторы; return 0; } Вся совокупность приведенных выше строк составляет определение функции. Это определение состоит из двух частей: первой строки int main(), которая называется заголовком функции, и остальной части, заключенной в фигурные скобки { и }, которая является телом функции.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Функция main() int main() { операторы; return 0; } В языке C++ каждая завершенная инструкция называется оператором (statement). Каждый оператор должен оканчиваться точкой с запятой, которые опускать не следует. Заключительный оператор в функции main(), называемый оператором возврата (return), завершает функцию.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Функция main() int main() { операторы; return 0; } Слово, стоящее перед именем функции, называется возвращаемым типом функции; оно описывает информацию, передаваемую из функции обратно в ту функцию, которая ее вызвала. Информация в круглых скобках, следующих за именем функции, называется списком аргументов или списком параметров. Этот список содержит описание информации, передаваемой из вызывающей функции в вызываемую функцию.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Комментарии в языке C++ Комментарий это написанное программистом примечание, которое предназначается для тех, кто будет изучать эту программу; обычно комментарий служит для идентификации раздела программы или пояснения некоторые аспектов кода программы. Компилятор комментарии игнорирует. Комментарием в языке C++ считается текст от символов // и до конца строки. Комментарий может находиться в отдельной строке или в той же строке, что и код программы. В программах на C++ можно использовать комментарии из языка С, которые заключены между символами /* и */

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Комментарии в языке C++ Примеры: // программа myfirst.cpp // отображает на экране сообщение #include /*комментарий в стиле языка С */

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Директива включения файла #include Обычно используется для вызова так называемых файлов включений, содержащих прототипы (т. е. описания) библиотечных функций. Также позволяет включить часть текста программы, записанного в другой файл. По сути дела, как в текстовом редакторе, объединяются два файла. Формат директивы: #include Здесь угловые скобки являются частью конструкции и указывают на то, что файл ищется в каталоге файлов включения, прописанном в среде программирования.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Директива включения файла #include Формат директивы: #include "имя файла включения" Двойные кавычки " " означают, что поиск файла включения осуществляется в том же каталоге, в котором открыт исходный файл. Например, #include включение стандартной библиотеки; #include "meny.h" включение файла meny.h.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России #include Эта директива указывает препроцессору добавить в программу содержимое файла iostream. Буквы io в слове iostream означают ввод (input) данных в программу и вывод (output) данных из программы. Схема ввода/вывода в языке C++ включает в себя несколько определений, которые находятся в файле iostream. Вашей первой программе необходимы эти определения, чтобы с помощью конструкции cout отобразить на экране сообщение. Директива #include инициирует передачу в компилятор содержимого файла iostream вместе с содержимым исходного файла.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Пространства имен Если вместо файла iostream.h вы используете файл iostream, то, чтобы определения в этом файле были доступны вашей программе, необходимо также использовать директиву для пространства имен: using namespace std; Она называется директивой использования (using directive). Пространство имен это новая функциональная возможность языка C++, предназначенная для упрощения создания программ, в которых объединяются готовые коды от разных поставщиков.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Пространства имен Пространство имен дает возможность поставщику помещать свои продукты в программный модуль, называемый областью имен, а программисту использовать имена из этой области, чтобы указать, продукт какого разработчика ему необходим. Например, компания Microflop Industries может поместить свои определения в пространство имен Microflop. Тогда обозначение Microflop::wanda() станет полным именем для функции wanda() этой компании. Аналогично этому, имя Apple::wanda() будет обозначать версию функции wanda() от компании Apple Corporation.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Пространства имен Microflop::wanda("go dancing?"); // использовать // версию из области имен Microflop Apple::wanda("a fish named Desire"); //использовать // версию из области имен Piscine

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Пространства имен #include "stdafx.h" #include int main( ) { std :: cout << "Ivanov Petr Sergeevich \n"; std :: cout << "student 11-B uchebnoy gruppy "; std :: cout << "Voronegskogo instituta MVD RF " << std :: endl; return 0; }

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Пространства имен using std::cout; // имя cout становится // доступным using std::cin; // имя cin становится //доступным Эти строки можно включить в начало файла вместо директивы: using namespace std; // «ленивый» подход, //все имена // доступны

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Вывод данных в языке C++ с использованием объекта cout cout << " Я программирую"; cout << "на "; cout << "C++.\n"; Я программируюна C++. cout << " Я программирую\nна \nC++.\n"; Я программирую на C++.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Вывод данных в языке C++ с использованием объекта cout cout << "What's next?" << endl; cout << " Next – cin!" // endl означает //начало новой строки What's next? Next – cin!

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Применение объекта cin cin >> fleas; // ввод данного в // программу C++

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России 2. Представление данных Для хранения в компьютере элемента информации программа должна отслеживать три его основных свойства; в частности, она определяет: где хранится информация; какое значение там хранится; вид хранящейся информации. В программе для хранения данных используются переменные и константы. Любая переменная имеет три базовых характеристики: имя; тип; значение.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Имя уникально идентифицирует переменную и позволяет обращаться к ней в программе. Тип описывает, какие величины может хранить переменная и какие операции допустимо выполнять с данной переменной. Значение – текущая величина, хранящаяся в переменной на данный момент. Все переменные, используемые в программе на С++, должны быть объявлены. В С++ используется оператор объявления переменной вида: тип имя_переменной;

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Имена переменных Идентификаторами в программе называются имена функций, имена переменных, имена констант и т.п. Рекомендуется выбирать имена, отражающие их назначение. В C++ существует несколько простых правил именования, которые обязательны для применения: В именах можно использовать только следующие символы: буквы алфавита, цифры и символ подчеркивания (_). Первый символ имени не может быть цифрой. Символы верхнего и нижнего регистров рассматриваются как разные.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России В качестве имен нельзя использовать ключевые слова языка C++ ( namespace, true, false, int и др. ). Имена, начинающиеся с двух символов подчеркивания или с символа подчеркивания и следующей за ним буквы в верхнем регистре, зарезервированы для использования реализацией языка. Имена, начинающиеся с одного символа подчеркивания, зарезервированы для использования реализацией языка в качестве глобальных идентификаторов. В языке C++ на длину имени не накладывается никаких ограничений, однако значащими являются лишь первые 1024 символа имени.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Выберите допустимые и недопустимые имена переменных в С++: int Poodle; int POODLE; Int terrier; int my_stars3; int _Mystars3; int 2ever; int double; int begin; int __fools; int the_very_best_variable_my_var_12; int vi-mvd;

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Основные типы данных С++

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России При объявлении переменной ей можно присвоить начальное значение (проинициализировать). Инициализация представляет собой объединение присваивания значения с объявлением. Например, int n_int = INT_MAX; // #include float step(0.5); int uncles = 5; int aunts = uncles; int chairs = aunts + uncles + 4;

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Оператор присваивания присваивает переменной некоторое значение или выражение, в общем случае это выглядит так: имя_переменной=выражение; Например, fleas = 38; int steinway; int baldwin; int yamaha; yamaha = baldwin = steinway = 88;

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Целочисленные типы данных Целые числа это числа без дробной части, например 2, 98, или 0. Базовые типы целочисленных данных языка C++ (в порядке возрастания размерности) именуются char, short, int и long. Каждый из этих типов данных подразделяется на две разновидности: со знаком и без знака. Например: short score; //создает целочисленную //переменную типа short int temper; //создает целочисленную //переменную типа int long posit; //создает целочисленную //переменную типа long

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Типы данных без знака Преимущество беззнакового ( unsigned ) типа в том, что увеличивается максимально возможное значение данных, за счет того, что знаковый бит отводится для представления числа. Например, тип данных short представляет данные, лежащие в диапазоне от до , тогда как беззнаковая разновидность этого типа данных может представлять величины в диапазоне от 0 до unsigned short change; unsigned int rovert; unsigned quarterback; //также переменная //типа unsigned int

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Тип данных char: символы и малые целые числа #include using namespace std; int main() { char ch; //объявление переменной типа char cout << "Enter a character : \n"; cin >> ch; cout << "Holla! "; cout <<"Thank you for the "<< ch << " character.\n"; return 0; }

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Тип данных char: символы и малые целые числа Enter a character: М Holla! Thank you for the M character.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Константы Оператор объявления константы использует квалификатор const : const тип имя_константы=значение; или const тип имя_константы(значение); Например, задание числа : const float PI=3.1416;

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Числа с плавающей точкой В C++ имеется два способа записи чисел с плавающей точкой. Первый это стандартная запись чисел с десятичной точкой (запятой), которой мы обычно пользуемся: Второй способ записи чисел с плавающей точкой называется экспоненциальной формой записи или просто экспоненциальной записью, например: 3,45Е6. Эта запись означает, что число 3,45 умножается на ; Е6 означает 10 в 6-й степени. Таким образом, запись 3,45Е6 соответствует числу Здесь число 6 называется экспонентой, a 3,45 мантиссой числа.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Числа с плавающей точкой Рассмотрим несколько примеров: 2.52 е+8 //можно использовать Е или е,знак "+" //необязателен 8.33Е-4 // экспонента может быть отрицательной 7Е5 // то же самое, что и 7.0Е е 13 // перед мантиссой может стоять знак "+" // или "-" е 12 // государственный долг США, 1989 г е-31 //масса электрона в килограммах

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Типы данных с плавающей точкой Типы float, double и long double называются типами данных с плавающей точкой.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Арифметические операции языка C++ В языке C++ имеется пять основных арифметических операций (с соблюдением приоритета): Умножение * Деление / Деление по модулю% Сложение + Вычитание - int a=3, b=2; double r=a/b;// r=1.0

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России 3. Функции в программах на С++ Функция это подпрограмма, которая может оперировать данными и возвращать значение.

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Применение функций с возвращаемым значением Функция, имеющая возвращаемое значение, в результате своей работы выдает значение, которое можно присвоить переменной. Например, в стандартную библиотеку C/C++ входит функция sqrt(), возвращающая квадратный корень числа. Предположим, что требуется вычислить квадратный корень числа 6,25 и присвоить полученное значение переменной х. Для этого в программе можно использовать такой оператор: х = sqrt(6.25); // возвращает значение 2,5 и // присваивает его переменной х аргумент вызов функции

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России #include using namespace std; #include // или math.h int main() { double c; // вещественные числа типа //удвоенной точности cout "; cin >> c; double side; //создать еще одну переменную side = sqrt(c); // вызвать функцию и // присвоить знач.перемен. cout <<"\nsquare("<< c <<") = "<< side; cout << "\n"; return 0; }

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России double pow(double, double); // прототип функции с двумя аргументами Пример, answer = pow(5.0, 8.0); // 5 8 int rand(void); // случ. целое число //прототип функции, не принимающей аргументов Пример, myGuess = rand(); // вызов функции, не имеющей аргументов тип возвращаемого значения функции

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России

void bucks(double); // прототип функции, не имеющей возвращаемого // значения. Выводит значение на эк­ран, а не посылает в // вызывающую программу. // Если передать функции, скажем, аргумент 23.5, то она отобразит на экране $ bucks( ) // вызов функции, возвращаемое значение отсутствует В некоторых языках программирования термин функция (function) зарезервирован для функций с возвращаемым значением, а для функций без возвращаемого значения используется термин процедура (procedure) или подпрограмма (subroutine). Применение функций, у которых отсутствует возвращаемое значение

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Объявление и определение функций Существуют три способа объявления функций: прототип функции можно записать в файл, а затем, используя директиву #include, включить его в текст программы; прототип функции можно записать в тот файл, где эта функция применяется; функция должна быть определена до того, как её вызовет любая другая функция. В этом случае определение выступает в качестве объявления. Объявление функции вместе с параметрами называется прототипом. Функции, определяемые пользователем

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России В соответствии со стандартом ANSI любая функция должна иметь прототип, то есть заранее объявленный заголовок, где задано имя функции, а также указаны типы аргументов и возвращаемого значения. Формат объявления функции: тип_результ имя_функц (тип_аргумента необязат_имя_аргумента); Пример, double my_g (double); double my_summa (const double, int kol); void vyvod_stolbec (int M[ ], int k); Объявление функции Прототипы функций

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Формат определения функции тип_рез имя функции(тип_аргумента имя аргумента) { … тело функции … return (); } Определение функции Заголовок функции

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Заголовки функций: void simon(int n) Вызов данной функции: simon(3); //правильно для функций без возвращаемого значения simple = simon(3); // недопустимо!!! Переменная n в данном случае называется формальным параметром, а подставляемое вместо нее значение (3) называется фактическим параметром. double kgpud (int); // с возвращающим значением Заголовок функции

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Аргументы функции могут быть различных типов. Можно написать функцию, которая, например, получает в качестве аргументов одно значение типа int, два значения типа long и один символьный аргумент, Любое допустимое выражение C++ может быть аргументом функции: включая константы, математические и логические выражения, а также другие функции, которые возвращают значение. Правда, такой стиль программирования затрудняет чтение программы и её отладку. Аргументы функции

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России #include using namespace std; double kgpud (int); // прототип функции int main() { int kg; cout << "Enter the weight in kg: "; cin >> kg; double pud = kgpud(kg); cout << kg << " kg are "; cout << pud << " puds. \n"; return 0 ; } double kgpud (int kg) { return kg/16.; }

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России В результате выполнения программы мы получим следующие результаты: Enter the weight in kg: kg are 4. puds. Можно избрать другой способ: double kgpud (int kg) { double puds = kg/16.; return puds; }

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России По значению: double my_g (double x); Когда в качестве аргумента по значению передается переменная, функция получает копию фактического содержимого переменной. При такой передаче переменной-аргумента в функции создается локальная переменная с именем аргумента, в которую записывается его значение. В теле функции может измениться значение этой локальной переменной, но не самого аргумента. Основным недостатком такого способа является то, что функция, как правило, возвращает только одно значение. Способы передачи аргументов

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России include "stdafx.h" #include #include "math.h" double my_g (double); int main() { using namespace std; double x; cout << "Vvedite x="; cin >> x; if ((2*x+2<0) || (x==2)) cout << "x=" << x <<" ne vhodit v ODZ funkcii y(x)\n"; else cout <<"Pri x="<< x <<" y="<< my_g(x) <<endl; return 0;} double my_g (double x0) { double y=sqrt(2*x0+2)*cos(x0)-log(4*x0*x0+3)/(x0-2); return y; }

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России По ссылке: double my_summa (const double, int *kol); В случае передачи переменной-аргумента по ссылке функция получает адрес аргумента, а не его значение. Создаваемая при этом локальная переменная является указателем. Следует отметить, что при таком подходе экономно расходуется память. Особенность этого метода состоит в том, что функция может возвращать сразу несколько значений тому процессу, из которого она вызвана: как через аргументы-ссылки, так и непосредственно через инструкцию return. Способы передачи аргументов

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России #include "stdafx.h" #include #include "math.h" double my_summa (const double, int *kol); using namespace std; int main() {int n=0; cout << "Summa S="<< my_summa(0.01, &n) << endl; cout << "Kol-vo chlenov rayda n=" << n << endl; return 0; } double my_summa (const double eps, int *n) {double sum=0, an; do {(*n)++; an=pow(-1.0,*n)/(2+(*n)*(*n)*(*n)); sum+=an;} while (fabs(an)>=eps); return sum; }

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Возвращаемые значения функции Функции возвращают либо реальное значение, либо значение типа void, которое служит сигналом для компилятора, что никакое значение возвращено не будет. Чтобы обеспечить возврат значения из функции, напишите ключевое слово return, а за ним значение, которое должно быть возвращено. В качестве результата можно задавать как значения константы, так и целые выражения и переменные, например: return (5); return (x > 5); return (MyFunction()); return (M_sum);

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Выводы (Summary): 1. Структура программы на С++. Ввод и вывод данных. // программа myfirst.cpp #include using namespace std; int main() { cout << "Hello world!"; return 0; } cout << "Hello world!"; cin >> my_age; 2. Представление данных. 3. Функции в программах на С++ Объявление функции (прототип функции) тип_результа имя_функц (тип_аргумента необязат_имя_аргумента); тип_результата имя функции(тип_арг имя арг) { тело функции return (); }

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Задание на самоподготовку: I. Составить конспект ответов на следующие вопросы: 1. Представление целочисленных констант в различных системах счисления в языке С Определение типа константы в языке C Коды управляющих последовательностей в языке C Приведение типов в С++. II. Решить упражнения для сам-го выполнения 1. стр. 34 (1,2) 2. стр. 58 (8,9)

Мишин Сергей Александрович Воронежский институт МВД России Информатика (курс лекций) Презентацию разработал Старший преподаватель кафедры ИТО ОВД кандидат технических наук майор милиции Мишин С.А. © Воронежский институт МВД России, 2011