Краткие теоретические сведения. Краткие теоретические сведения

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 9

Лабораторная работа № 1. 10

Краткие теоретические сведения. 10

Структура программы. 10

Константы и переменные. 12

Операции. 13

Выражения. 15

Ввод и вывод. 16

Функция вывода. 16

Функция ввода. 16

Ввод и вывод в Си++. 17

Постановка задачи. 17

Методические указания. 21

Содержание отчета. 21

Контрольные вопросы.. 22

Лабораторная работа № 2. 23

Краткие теоретические сведения. 23

Цикл с предусловием.. 25

Цикл с постусловием.. 26

Цикл с параметром.. 26

Операторы передачи управления. 27

Постановка задачи. 28

Варианты.. 29

Содержание отчета. 42

Пример выполнения задания. 42

Условие задания. 42

Алгоритм решения задачи в виде блок-схемы.. 43

Алгоритм решения задачи в виде псевдокода. 44

Программа решения задачи. 44

Результаты работы программы.. 44

Контрольные вопросы.. 45

Лабораторная работа № 3. 46

Краткие теоретические сведения. 46

Постановка задачи. 48

Варианты.. 48

Методические указания. 53

Вычисление функции. 53

Содержание отчета. 53

Лабораторная работа № 4. 54

Краткие теоретические сведения. 54

Определение массива в Си/Си++. 54

Перебор массива по одному элементу. 55

Формирование псевдодинамических массивов. 55

Использование датчика случайных чисел для формирования массива. 56

Перебор массива по два элемента. 57

Варианты.. 57

Методические указания. 62

Содержание отчета. 62

Контрольные вопросы.. 62

Пример выполнения лабораторной работы.. 63

Вариант. 63

Выполнение работы.. 63

Дополнительные задания. 65

Одномерные массивы.. 65

Двумерные массивы.. 70

Одномерные и двумерные массивы.. 74

Лабораторная работа № 5. 81

Краткие теоретические сведения. 81

Определение количества элементов массива в программе. 83

Постановка задачи. 83

Варианты.. 83

Содержание отчета. 87

Контрольные вопросы. 88

Лабораторная работа № 6. 89

Краткие теоретические сведения. 89

Формирование динамических массивов с использованием операций new и delete. 90

Постановка задачи. 92

Порядок выполнения работы.. 92

Варианты.. 92

Содержание отчета. 95

Контрольные вопросы. 96

Лабораторная работа № 7. 97

Краткие теоретические сведения. 97

Постановка задачи. 101

Варианты.. 102

Содержание отчета. 104

Контрольные вопросы.. 104

Лабораторная работа № 8. 105

Краткое теоритическое введение. 105

Инициализация структур. 106

Работа со структурами. 107

Присваивание структур. 107

Доступ к элементам структур. 107

Указатели на структуры.. 108

Постановка задачи. 108

Варианты.. 108

Содержание отчета. 116

Контрольные вопросы. 116

Самостоятельная работа № 1. 118

Краткое теоретическое введение. 118

Постановка задачи. 120

Варианты заданий. 120

Содержание отчета. 121

Пример выполнения задания. 121

Постановка задачи. 122

Распечатка исходных данных и результатов выполнения программы. 123

Лабораторная работа № 9. 124

Краткое теоретическое введение. 124

Постановка задачи. 126

Варианты.. 126

Порядок выполнения работы. 130

Содержание отчета. 130

Контрольные вопросы.. 130

Лабораторная работа № 10. 131

Краткие теоретические сведения. 131

Постановка задачи. 132

Варианты.. 132

Содержание отчета. 137

Контрольные вопросы.. 137

Лабораторная работа № 11. 138

Краткие теоретические сведения. 138

Понятие класса. 138

Указатель this. 142

Конструктор. 143

Деструктор. 146

Указатели на компоненты-функции. 147

Порядок выполнения работы. 148

Методические указания. 148

Содержание отчета. 150

Контрольные вопросы.. 150

Варианты.. 151

Лабораторная работа № 12. 156

Краткие теоретические сведения. 156

Бинарные и унарные Операции. 159

Предопределенные значения операций. 160

Операции и определяемые пользователем типы.. 161

Определяемое преобразование типа. 162

Конструкторы.. 163

Перегрузка операций new и delete. 164

Перегрузка операции приведения типа. 165

Перегрузка операции вызова функции. 165

Перегрузка операции индексирования. 166

Порядок выполнения работы. 166

Варианты задания. 166

Методические указания. 169

Содержание отчета. 170

Контрольные вопросы.. 170

Лабораторная работа № 13. 172

Краткие теоретические сведения. 172

Указатель this. 173

Наследование. 174

Конструкторы и деструкторы производных классов. 175

Виртуальные функции. 175

Абстрактные классы.. 177

Порядок выполнения работы. 179

Варианты заданий. 179

Методические указания. 180

Содержание отчета. 180

Контрольные вопросы. 181

Лабораторная работа № 14. 182

Краткие теоретические сведения. 182

Основные свойства параметров шаблона функции. 182

Шаблон класса. 183

Основные свойства шаблонов классов. 183

Компонентные функции. 185

Порядок выполнения работы. 185

Варианты заданий. 186

Содержание отчета. 187

Контрольные вопросы.. 188

Лабораторная работа № 15. 189

Краткие теоретические сведения. 189

Пример шаблона потокового класса. 190

Потоковые классы в С++. 190

Схема иерархии. 190

Базовые потоки ввода-вывода. 191

Форматирование. 193

Манипуляторы.. 194

Определение пользовательских манипуляторов. 195

Файловый ввод-вывод. 196

Порядок выполнения работы. 198

Методические указания. 198

Содержание отчета. 199

Пояснения к программам. 200

Контрольные вопросы. 200

Литература. 201

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее пособие предназначено для изучения основ алгоритмизации и программирования на стандартном языке Си и Си++. Ориентация сделана как на изложение синтаксиса и семантики конструкций языка, так и на их практическое использование при решении типовых задач программирования при проведении лабораторных и практических занятий.

Лабораторная работа № 1

"ПРОСТЕЙШИЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ"

Цель:Знакомство со средой программирования, создание, отладка и выполнение простой программы, содержащей ввод/вывод информации и простейшие вычисления.

Краткие теоретические сведения

Язык Си создан в 1972 г. Деннисом Ритчи при разработке ОС Unix. Он проектировался как инструмент системного программирования с ориентацией на разработку хорошо структурированных программ. Таким образом он сочетает в себе, с одной стороны, средства языка программирования высокого уровня: описание типов данных, операторы for, while, if и т. д. , а , с другой стороны, содержит средства языка типа Ассемблер : регистровые переменные, адресную арифметику, возможность работы с полями бит и т. д.

Структура программы.

Программа на языке Си имеет следующую структуру:

#директивы препроцессора

. . . . . . . . .

#директивы препроцессора

функция а ( )

операторы

функция в ( )

операторы

void main ( ) //функция, с которой начинается выполнение программы

операторы

описания

присваивания

функция

пустой оператор

составной

выбора

циклов

перехода

Директивы препроцессора - управляют преобразованием текста программы до ее компиляции. Исходная программа, подготовленная на языке Си в виде текстового файла проходит 3 этапа обработки:

препроцессорное преобразование текста;

компиляция;

компоновка (редактирование связей или сборка).

После этих 3 этапов формируется исполняемый машинный код программы.

Задача препроцессора - преобразование текста программы до ее компиляции. Правила препроцессорной обработки определяет программист с помощью директив препроцессора. Директива начинается с #. Например,

#define - указывает правила замены в тексте.

#define ZERO 0.0

Означает , что каждое использование в программе имени ZERO будет заменяться на 0.0.

#include< имя заголовочного файла> - предназначена для включения в текст программы текста из каталога «Заголовочных файлов», поставляемых вместе со стандартными библиотеками. Каждая библиотечная функция Си имеет соответствующее описание в одном из заголовочных файлов. Список заголовочных файлов определен стандартом языка. Употребление директивы include не подключает соответствующую стандартную библиотеку, а только позволяют вставить в текст программы описания из указанного заголовочного файла. Подключение кодов библиотеки осуществляется на этапе компоновки, т. е. после компиляции. Хотя в заголовочных файлах содержатся все описания стандартных функций, в код программы включаются только те функции, которые используются в программе.

После выполнения препроцессорной обработки в тексте программы не остается ни одной препроцессорной директивы. Программа представляет собой набор описаний и определений, и состоит из набора функций. Среди этих функций всегда должна быть функция с именем main. Без нее программа не может быть выполнена. Перед именем функции помещаются сведения о типе возвращаемого функцией значения ( тип результата). Если функция ничего не возвращает, то указывается тип void: void main ( ). Каждая функция, в том числе и main должна иметь набор параметров, он может быть пустым, тогда в скобках указывается (void).

За заголовком функции размещается тело функции. Тело функции - это последовательность определений, описаний и исполняемых операторов, заключенных в фигурные скобки. Каждое определение, описание или оператор заканчивается точкой с запятой.

Определения - вводят объекты (объект - это именованная область памяти, частный случай объекта - переменная), необходимые для представления в программе обрабатываемых данных. Примером являются

int y = 10 ; //именованная константа

float x ; //переменная

Описания - уведомляют компилятор о свойствах и именах объектов и функций, описанных в других частях программы.

Операторы - определяют действия программы на каждом шаге ее исполнения.

Константы и переменные

Константа - это значение, которое не может быть изменено. Синтаксис языка определяет 5 типов констант:

символы;

константы перечисляемого типа;

вещественные числа;

целые числа;

нулевой указатель (NULL).

Переменные можно изменять. При задании значения переменной в соответствующую ей область памяти помещается код этого значения. Доступ к значению возможен через имя переменной, а доступ к участку памяти - по его адресу. Каждая переменная перед использованием в программе должна быть определена, т. е. ей должна быть выделена память. Размер участка памяти, выделяемой для переменной и интерпретация содержимого зависят от типа, указанного в определении переменной. Простейшая форма определения переменных:

тип список_имен_переменных;

В соответствии с синтаксисом языка переменные автоматической памяти после определения по умолчанию имеют неопределенные значения. Переменным можно присваивать начальные значения, явно указывая их в определениях:

тип имя_переменной = начальное_значение;

Этот прием называется инициализацией.

Примеры:

float pi = 3.14 , cc=1.3456;

unsigned int year = 1999;

Операции

Унарные:

&	получение адреса операнда
*	обращение по адресу (разыменование)
-	унарный минус, меняет знак арифметического операнда
~	поразрядное инвертирование внутреннего двоичного кода (побитовое отрицание)
!	логическое отрицание (НЕ). В качестве логических значений используется 0 - ложь и не 0 - истина, отрицанием 0 будет 1, отрицанием любого ненулевого числа будет 0.
++	увеличение на единицу: префиксная операция - увеличивает операнд до его использования, постфиксная операция увеличивает операнд после его использования.
- -	уменьшение на единицу: префиксная операция - уменьшает операнд до его использования, постфиксная операция уменьшает операнд после его использования.
sizeof	вычисление размера (в байтах) для объекта того типа, который имеет операнд

Бинарные операции.

Аддитивные:

+	бинарный плюс (сложение арифметических операндов)
-	бинарный минус (вычитание арифметических операндов)

Мультипликативные:

*	умножение операндов арифметического типа
/	деление операндов арифметического типа (если операнды целочисленные, то выполняется целочисленное деление)
%	получение остатка от деления целочисленных операндов

Операции сдвига (определены только для целочисленных операндов).

Формат выражения с операцией сдвига:

операнд_левый операция_сдвига операнд_правый

<<	сдвиг влево битового представления значения левого целочисленного операнда на количество разрядов, равное значению правого операнда
>>	сдвиг вправо битового представления значения правого целочисленного операнда на количество разрядов, равное значению правого операнда

Поразрядные операции:

&	поразрядная конъюнкция (И) битовых представлений значений целочисленных операндов
\|	поразрядная дизъюнкция (ИЛИ) битовых представлений значений целочисленных операндов
^	поразрядное исключающее ИЛИ битовых представлений значений целочисленных операндов

Операции сравнения:

<	меньше, чем
>	больше, чем
<=	меньше или равно
>=	больше или равно
==	равно
!=	не равно

Логические бинарные операции:

&&	конъюнкция (И) целочисленных операндов или отношений, целочисленный результат ложь(0) или истина(1)
\|\|	дизъюнкция (ИЛИ) целочисленных операндов или отношений, целочисленный результат ложь(0) или истина(1)

Условная операция.

В отличие от унарных и бинарных операций в ней используется три операнда.

Выражение1 ? Выражение2 : Выражение3;

Первым вычисляется значение выражения1. Если оно истинно, то вычисляется значение выражения2, которое становится результатом. Если при вычислении выражения1 получится 0, то в качестве результата берется значение выражения3.

Например:

x<0 ? -x : x ; //вычисляется абсолютное значение x.

Операция явного (преобразования) приведения типа.

Существует две формы: каноническая и функциональная:

(имя_типа) операнд

имя_типа (операнд)

Приоритеты операций.

Ранг	Операции
	( ) [ ] -> .
	! ~ - ++ -- & * (тип) sizeof тип( )
	* / % (мультипликативные бинарные)
	+ - (аддитивные бинарные)
	<< >> (поразрядного сдвига)
	< > <= >= (отношения)
	== != (отношения)
	& (поразрядная конъюнкция «И»)
	^ (поразрядное исключающее «ИЛИ»)
	\| (поразрядная дизъюнкция «ИЛИ»)
	&& (конъюнкция «И»)
	\|\| (дизъюнкция «ИЛИ»)
	?: (условная операция)
	= *= /= %= -= &= ^= \|= <<= >>= (операция присваивания)
	, (операция запятая)

Выражения

Из констант, переменных, разделителей и знаков операций можно конструировать выражения. Каждое выражение состоит из одного или нескольких операндов, символов операций и ограничителей, в качестве которых чаще всего выступают квадратные скобки. Если выражение формирует целое или вещественное число, то это арифметическое выражение. В арифметических выражениях допустимы операции: + - * / %.

Отношение - это пара арифметических выражений, объединенных знаком операции отношения. Логический тип в Си отсутствует, поэтому принято, что отношение имеет ненулевое значение, если оно истинно и 0, если оно ложно.

Ввод и вывод

Ввод и вывод в стандартном Си. Обмен данными с внешним миром программа на стандартном Си реализует с помощью библиотеки функций ввода-вывода

#include <stdoi.h>

Функция вывода

printf ( <форматная строка>,<список аргументов>);

<форматная строка> - строка символов, заключенных в кавычки, которая показывает, как должны быть напечатаны аргументы. Например:

printf ( “Значение числа Пи равно %f\n”, pi);

Форматная строка может содержать

символы печатаемые текстуально;

спецификации преобразования

управляющие символы.

Каждому аргументу соответствует своя спецификация преобразования:

%d - десятичное целое число;

%f - число с плавающей точкой;

%c - символ;

%s - строка.

\n - управляющий символ новая строка.

Функция ввода

scanf ( <форматная строка>,<список аргументов>);

В качестве аргументов используются указатели. Например:

scanf(“ %d%f ”, &x,&y);

Ввод и вывод в Си++

Используется библиотечный файл iostream.h, в котором определены стандартные потоки ввода данных от клавиатуры cin и вывода данных на экран дисплея cout, а также соответствующие операции

<< - операция записи данных в поток;

>> - операция чтения данных из потока.

Например:

#include <iostream.h>;

. . . . . . . . .

cout << “\nВведите количество элементов: ”;

cin >> n;

Постановка задачи

Задание 1.В соответствии с вариантом задания вычислить:

a) высоты треугольников по формулам:

где - периметр треугольника.

b) медианы треугольников по формулам

c)биссектрисы треугольников по формулам

Стороны треугольников и пункты задания приведены в таблице.

Таблица 1.

№ вар.
a	14,65	9,61	8,35	5,05	12,1	9,04	11,2	5,2
b	19,93	10,64	10,6	3,3	8,82	5,67	10,83	8,13
c	12,86	9,7	8,65	5,73	10,21	6,12	9,31	7,71
Пункт зад.	a)	b)	c)	a)	b)	c)	a)	b)
№ вар.
a	7,54	2,25	0,267	0,05	7,38	31,43	2,57
b	8,49	2,99	0,173	0,04	6,43	24,93	2,31
c	7,2	3,51	0,098	0,07	5,89	19,7	2,006
Пункт зад.	c)	a)	b)	c)	a)	b)	c)

Задание 2.Вычислить значение функции y и z по формулам при различных вещественных типах данных (float и double). Параметр x вводится с клавиатуры. Вычисления следует выполнять с использованием промежуточных переменных. Сравнить и объяснить полученные результаты.

Вариант 1.

;