МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Т.Е. Мамонова
И Н Ф О Р М А Т И К А
Программирование на C++
Рекомендовано в качестве учебно-методического пособия Редакционно-издательским советом
Томского политехнического университета
Издательство Томского политехнического университета
2011
681.3УДК
ББК
М22
Мамонова Т.Е.
М22 Информатика. Программирование на C++: учебно-методи- ческое пособие / Т.Е. Мамонова; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 118 с.
В авторской редакции
В учебно-методическом пособии в краткой форме изложены теоретические вопросы курса «Информатика», где выделены важнейшие положения по программированию на языке высокого уровня C++. По каждой теме представлено большое количество тренировочных задач, включен справочный материал.
Пособие подготовлено на кафедре интегрированных компьютерных систем управления, соответствует программе дисциплины и предназначено для студентов ИДО, обучающихся по направлению 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств».
УДК 681.3 ББК
Рецензенты
Доктор технических наук, профессор кафедры интегрированных компьютерных
систем управления ИК ТПУ
А.М. Малышенко
Кандидат технических наук, доцент кафедры интегрированных компьютерных
систем управления ИК
В.Н. Шкляр
©ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2011
©Мамонова Т.Е., 2011
©Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2011
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
ОГЛАВЛЕНИЕ.................................................................................................................. |
3 |
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................... |
5 |
1. ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ C++...................................................................... |
7 |
1.1. Нововведения C++ в сравнении с C........................................................................ |
7 |
1.2. Дизайн C++.................................................................................................................. |
8 |
1.3. Технический обзор..................................................................................................... |
8 |
2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 |
|
«ЗНАКОМСТВО С ЯЗЫКОМ C++. |
|
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ»............................................................................................ |
10 |
2.1. Методические указания.......................................................................................... |
10 |
2.1.1. Алфавит C++..................................................................................................... |
11 |
2.1.2. Этапы создания исполняемой программы..................................................... |
11 |
2.1.3. Типы данных C++............................................................................................. |
12 |
2.1.3.1. Концепция типа данных............................................................................ |
12 |
2.1.3.2. Простые типы данных................................................................................ |
13 |
2.1.4. Структура программы на языке C++.............................................................. |
14 |
2.1.5. Директивы препроцессора............................................................................... |
15 |
2.1.5.1. Директива #include..................................................................................... |
15 |
2.1.5.2. Директива #define....................................................................................... |
16 |
2.1.6. Предварительные замечания о функциях ввода/вывода.............................. |
17 |
2.1.7. Переменные и выражения................................................................................ |
21 |
2.1.7.1. Переменные................................................................................................ |
22 |
2.1.7.2. Операции..................................................................................................... |
24 |
2.1.7.3. Выражения.................................................................................................. |
27 |
2.1.8. Основные функции........................................................................................... |
28 |
2.1.8.1. Математические функции......................................................................... |
28 |
2.1.8.2. Функции обработки сигналов................................................................... |
33 |
2.1.8.3. Функции ввода-вывода в стиле C............................................................. |
33 |
2.1.8.4. Функция работы с датой и временем....................................................... |
37 |
2.1.8.5. Функции локализации................................................................................ |
37 |
2.1.8.6. Функции классификации и преобразования символов........................... |
38 |
2.1.8.7. Функции управления программой............................................................ |
38 |
2.1.8.8. Различные функции в стиле C................................................................... |
39 |
2.2. Примеры программ |
|
для выполнения лабораторной работы № 1.............................................................. |
44 |
2.3. Вопросы для самоконтроля.................................................................................... |
50 |
2.4. Варианты заданий к лабораторной работе № 1................................................. |
51 |
3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 |
|
«ПРОГРАММИРОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ |
|
ОСНОВНЫХ ОПЕРАТОРОВ ЯЗЫКА C++. |
|
РАБОТА С МАССИВАМИ»......................................................................................... |
60 |
3.1. Методические указания.......................................................................................... |
60 |
3.1.1. Основные операторы языка С++..................................................................... |
62 |
3.1.1.1. Базовые конструкции структурного программирования....................... |
62 |
3.1.1.2. Составные операторы................................................................................ |
63 |
3.1.1.3. Операторы выбора...................................................................................... |
64 |
3
3.1.1.4. Операторы циклов...................................................................................... |
66 |
Цикл с предусловием (while)......................................................................................... |
68 |
Цикл с постусловием (do while).................................................................................... |
68 |
Цикл с параметром (for)................................................................................................. |
69 |
3.1.1.5. Операторы передачи управления.............................................................. |
70 |
Оператор goto................................................................................................................... |
70 |
Оператор break................................................................................................................ |
70 |
Оператор continue............................................................................................................ |
71 |
Оператор return............................................................................................................... |
71 |
3.1.2. Одномерные массивы....................................................................................... |
72 |
3.1.2.1. Описание массива в C/C++........................................................................ |
72 |
3.1.2.2. Обработка одномерных массивов............................................................. |
73 |
3.1.2.3. Перебор массива по одному элементу..................................................... |
73 |
3.1.2.4. Датчика случайных чисел для формирования массива.......................... |
74 |
3.1.3. Многомерные массивы.................................................................................... |
75 |
3.2. Примеры программ для лабораторной работы № 2......................................... |
78 |
3.3. Вопросы для самоконтроля.................................................................................... |
90 |
3.4. Варианты заданий |
|
к лабораторной работе № 2........................................................................................... |
91 |
4. КУРСОВАЯ РАБОТА |
|
«СОЗДАНИЕ СОБСТВЕННОЙ ФУНКЦИИ»........................................................... |
94 |
4.1. Методические указания.......................................................................................... |
95 |
4.1.1. Объявление и определение функций.............................................................. |
95 |
Глобальные переменные................................................................................................ |
99 |
Возвращаемое значение................................................................................................. |
99 |
4.1.2. Параметры функции....................................................................................... |
100 |
4.2. Вопросы для самоконтроля.................................................................................. |
101 |
4.3. Варианты заданий курсовой работы.................................................................. |
102 |
Вариант 1......................................................................................................................... |
102 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... |
104 |
ПРИЛОЖЕНИЕ А |
|
ШАБЛОН ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА ОТЧЁТА |
|
ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ................................................................................ |
105 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б |
|
ГОСТ 19.701–90 Е.С.П.Д. СХЕМЫ АЛГОРИТМОВ, ПРОГРАММ, ДАННЫХ И |
|
СИСТЕМ. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ |
|
И ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ |
|
(ВЫПИСКИ)................................................................................................................... |
107 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В |
|
ШАБЛОН ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА |
|
ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ.................................. |
117 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Данное учебно-методическое пособие предназначено для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информатика» для студентов ИДО, обучающихся по классической форме обучения (КЗФ) и с использованием дистанционных образовательных технологий (ДОТ) направления 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств». В данном пособии представлены также материалы, необходимые при выполнении курсовой работы по дисциплине «Информатика».
Вэтом пособии на примерах рассматриваются различные алгоритмы, методы и примеры написания программ, структуры данных, типичные ошибки, которые совершают начинающие программисты, обсуждаются вопросы качества и стиля. Большое внимание уделяется процессу отладки и тестирования. Весь материал разбит на разделы, в первом из которых кратко описаны основы языка C++, два последующих совпадают по тематике и по содержанию темам лабораторных работ, которые должны выполнить студенты КЗФ и ДОТ при изучении «Информатики». Последний раздел соответствует задаче, которую необходимо выполнить в курсовой работе.
Пособие предназначено для изучения языка C++, но может быть использован и для освоения C, так как по каждой теме, там, где это имеет смысл, приводятся два варианта написания программы – в стиле C++ и
встиле C.
Впособии синтаксис языка C++ изложен в соответствии со стандартом ISO/IEC 14882 (1998). В настоящее время существует множество компиляторов C++, которые поддерживают данный стандарт в разной степени.
Следует различать такие понятия, как «язык», «компилятор» и «среда программирования». Довольно часто бывает, что стандарт выпускается после того, как язык получил достаточно широкое распространение, и появилось множество компиляторов, каждый из которых реализует различные версии и расширения языка, что приводит к пута-
5
нице и проблемам с переносимостью. В стандарте после обсуждений экспертами суммируются те свойства, которые должны поддерживаться всеми компиляторами, однако на практике это не означает, что даже компиляторы, выпущенные после утверждения стандарта, полностью ему соответствуют.
Среда программирования объединяет компилятор, отладчик, редактор текста программ и другие средства, облегчающие разработку программ. Среды создаются под конкретные платформы (например, Unix или Windows). Как правило, в стандартных библиотеках, кроме функций, соответствующих стандарту, содержатся и платформенно-зависи- мые функции, предназначенные для разработки приложений для этой платформы. Использование таких функций снижает переносимость программ, но оправдано в тех случаях, когда она не требуется. В данном пособии функции, не входящие в стандарт, не рассматриваются.
Различные среды программирования имеют разные интерфейсы. Данное пособие не рассчитано на обучение работе в конкретной среде. Однако, здесь имеются все достаточные сведения по написанию программ в таких средах программирования на языке C++, как Visual C++ Studio или Borland C++. Краткие указания по программированию в данных средах предложены в [4].
6